【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合反应制备自修复功能材料，尤其涉及一种基于ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法。
技术介绍
1、由于具有稳定的共价交联网络结构，与热塑性材料相比，热固性材料具有较高的强度、热稳定性和尺寸稳定性，因此被广泛应用于复合材料领域。然而，热固性材料既不能再加工，也无法有效回收，造成严重的环境污染和资源浪费。因此，寻找减少塑料污染的有效方法并使热固性塑料具有可再加工和可回收的特性是一个亟待解决的问题。近几十年来，动态共价化学这一划时代概念的提出和发展，为解决这一问题提供了新的理论基础。
2、研究者们对聚合物中动态共价化学的研究最早可以追溯到20世纪40年代，1946年，tobolsky教授课题组将商用交联聚硫橡胶的应力松弛归因于二硫键的复分解反应。2011年，由leibler教授课题组开发的vitrimer（类玻璃高分子）是一类具有良好延展性的新型交联聚合物，有望在高性能聚合物的回收利用方面发挥作用。此后，越来越多的动态共价键，例如酯交换，硼酸酯键交换和二硫键交换等被研究者们发现并用来制备动态交联聚合物材料。交联网络中动态共价键的引入可以使聚合物网络在保持网络完整性的同时重新排列，从而实现热固性聚合物的修复和回收。该类材料在特定形式的刺激下，（如热、催化剂、光或ph值），它们会变得可逆且动态。在形成新的共价键时才会断裂的共价键，从而使交联网络既恒定又动态，不会出现材料粘度的突降和网络的突然解聚，因此以该类材料作为聚合物基体向其中引入功能填料制备功能化复合材料是促进该类材料广泛应用的关键。>
3、多壁碳纳米管（mwcnts）是碳的一种圆柱形纳米结构同素异形体，由于其超强的机械和电气性能，已被广泛应用于许多潜在领域。然而，由于碳纳米管在水溶液和有机溶剂中的溶解度较低，其应用前景受到阻碍。解决这一问题的方法有很多，包括在mwcnts表面添加增溶剂、使用表面活性剂在mwcnts表面进行原位聚合等。但这些方法大多存在以下问题 这些方法大多过程繁琐、反应条件苛刻或增溶效果不理想。
4、为了解决上述问题，在本专利技术中ugi反应作为一种多组分反应被成功引入材料科学领域，并与π-π堆积作用和raft聚合反应相结合，通过一锅法制备了mwncnts-聚合物复合体系，该复合体系表面含有大量聚合物，在有机溶液能很好地分散。同时，ugi反应的多组分的特点使得在mwcnts表面添加新的功能基团变得容易；动态硼酸酯键的引入使材料具有自修复的特性，mwcnts在聚合物基体中良好的分散为该类聚合物提供了导电、光热等功能性，从而为该类自修复材料的广泛应用提供了可能。
技术实现思路
1、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种基于ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法，在一锅反应中利用ugi反应与π-π堆积作用在多壁碳纳米管表面进行raft聚合，在改善碳纳米管分散性的同时引入可进行动态交联反应的活性官能团；随后利用动态硼酸酯键交联该复合体系，制备出可自修复的多壁碳纳米管-聚合物功能复合材料，为碳材料的表面改性和自修复功能材料的制备提供了新的思路。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法，包括以下步骤，
3、步骤一，利用ugi反应和raft聚合修饰多壁碳纳米管制备mwcnts-聚合物复合物，向舒伦克瓶中加入胺基化多壁碳纳米管作为ugi反应的胺组分；单官能度异腈作为ugi反应的异腈组分；醛基芘作为ugi反应的醛组分；羧基官能化raft试剂作为ugi反应的羧酸组分；偶氮二异丁腈作为raft聚合引发剂；甲基丙烯酸丁酯和2-甲基-2-丙烯酸-2, 3-二羟基丙酯作为raft聚合单体；无水极性溶剂作为反应溶剂；
4、步骤二，将反应体系密封并超声-氮气置换3次，在60-80℃下进行raft聚合反应4-8 h；
5、步骤三，聚合反应完成后，向体系中加入交联剂1, 4-苯二硼酸并在室温下继续搅拌0.5-1.5h后倒入聚四氟乙烯模具中，在50-75℃下进行交联反应并挥发溶剂后于60-100℃真空干燥8-12 h得到mwcnts功能化自修复聚合物。
6、以上为本专利技术的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如步骤一中胺基化多壁碳纳米管添加量为聚合物基体的1-5 wt%；醛基芘与胺基化多壁碳纳米管的质量比为0.8-1.2:1；单官能度异腈为环己基异腈、叔丁基异腈、苄基异腈中的任意一种，添加量与醛基芘的摩尔比为1-1.2:1；羧基官能化raft试剂为2-[[(丁基硫代)硫氧代甲基]硫代]丙酸、4-氰基-4-（苯基羰基硫）戊酸、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸、2-(((十二烷基硫基)硫代羰基)硫基)丙酸中的任意一种，添加量与醛基芘的摩尔比为1-1.2:1；甲基丙烯酸丁酯和2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯的摩尔比为5-3:1；无水极性溶剂为无水1,4-二氧六环、无水 n, n-二甲基甲酰胺中的任意一种。
7、以上为本专利技术的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如步骤一中所述的无水极性溶剂的浓度为80%。
8、以上为本专利技术的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如步骤三中1, 4-苯二硼酸添加量与2-甲基-2-丙烯酸-2, 3-二羟基丙酯的摩尔比为0.5-0.6:1。
9、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
10、本专利技术提出的一种基于ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法。首先利用ugi反应和π-π堆积作用在多壁碳纳米管（mwcnts）表面原位进行raft聚合制备mwcnts-聚合物复合体系，充分利用了ugi反应高活性与多组分的特点，通过一锅法的简便操作实现了对mwcnts的表面修饰，在提高其分散性的同时又在其表面引入可进行后续反应的活性官能团；聚合反应完成后利用动态硼酸酯键交联该mwcnts-聚合物复合体系制备mwcnts掺杂功能化自修复复合材料。由于硼酸酯键在热条件下可以进行交换反应，使材料在加热的情况下可以进行修复和再加工，解决了热固性树脂损坏后难以修复的缺点，也在一定程度上解决了因为热固性树脂过度使用而造成的环境污染问题。
11、目前，动态共价自修复材料正在走出实验室，逐步走向实际应用中，它可以用来降低材料的维护成本、延长耐用性、保证安全并用来制造先进复合材料。而在实际的生产生活中，材料广泛使用的前提往往是由其功能（如导电、导热等）决定的。本专利技术中多壁碳纳米管的引入可以赋予材料导电、光热等功能性，从而为该类自修复材料的广泛应用奠定了基础。
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1.一种基于Ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种基于Ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法，其特征在于：步骤一中胺基化多壁碳纳米管添加量为聚合物基体的1-5 wt%；醛基芘与胺基化多壁碳纳米管的质量比为0.8-1.2:1；单官能度异腈为环己基异腈、叔丁基异腈、苄基异腈中的任意一种，添加量与醛基芘的摩尔比为1-1.2:1；羧基官能化RAFT试剂为2-[[(丁基硫代)硫氧代甲基]硫代]丙酸、4-氰基-4-（苯基羰基硫）戊酸、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸、2-(((十二烷基硫基)硫代羰基)硫基)丙酸中的任意一种，添加量与醛基芘的摩尔比为1-1.2:1；甲基丙烯酸丁酯和2-甲基-2-丙烯酸-2,3-二羟基丙酯的摩尔比为5-3:1；无水极性溶剂为无水1,4-二氧六环、无水N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于Ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法，其特征在于：步骤一中所述的无水极性溶剂的浓度为80%。>
4.根据权利要求1所述的一种基于Ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法，其特征在于：步骤三中1, 4-苯二硼酸添加量与2-甲基-2-丙烯酸-2, 3-二羟基丙酯的摩尔比为0.5-0.6:1。
...【技术特征摘要】
1.一种基于ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种基于ugi反应与动态硼酸酯键一锅法制备自修复功能材料的方法，其特征在于：步骤一中胺基化多壁碳纳米管添加量为聚合物基体的1-5 wt%；醛基芘与胺基化多壁碳纳米管的质量比为0.8-1.2:1；单官能度异腈为环己基异腈、叔丁基异腈、苄基异腈中的任意一种，添加量与醛基芘的摩尔比为1-1.2:1；羧基官能化raft试剂为2-[[(丁基硫代)硫氧代甲基]硫代]丙酸、4-氰基-4-（苯基羰基硫）戊酸、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸、2-(((十二烷基硫基...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯建立，郭子健，陈华义，赵勋，陈雷，左珊珊，何辉辉，田甜，李亚情，张华，尹贵南，
申请(专利权)人：平顶山神马工程塑料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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