本发明专利技术涉及自修复聚合物。所述聚合物包括环氧树脂、第一交联剂与第二交联剂的反应产物。第一交联剂与环氧树脂反应并具有第一分子量。第二交联剂与环氧树脂反应并具有至少2.5倍于第一分子量的第二分子量。所述聚合物具有第一相，该第一相具有第一玻璃化转变温度，在该第一玻璃化转变温度下聚合物能在第一形状与第二形状之间转变。第二交联剂在聚合物内是能结晶的，从而具有在聚合物内能检测的熔融温度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体涉及聚合物。
技术介绍
聚合物对于需要优异的强度、耐久性、温度稳定性和化学稳定性的应用常常是有用的。然而，即使在标准使用过程中，由于凹痕、切口等原因聚合物可能损伤。这种损伤常常降低聚合物的预期使用寿命。形状记忆聚合物可具体用于需要在第一永久形状与第二暂时形状之间进行温度依赖的，即热激活的转变的应用。温度依赖的转变通常基于形状记忆聚合物的组成在特定的转变温度发生。
技术实现思路
聚合物包括环氧树脂、第一交联剂与第二交联剂的反应产物。第一交联剂与环氧树脂反应，并具有第一分子量。第二交联剂与环氧树脂反应，并具有为第一分子量的至少 2. 5倍的第二分子量。此外，聚合物具有第一相，所述第一相具有第一玻璃化转变温度，在所述第一玻璃化转变温度下聚合物可在第一形状与第二形状之间转变。第二交联剂在所述聚合物内是可结晶的，从而具有在聚合物内可检测的熔融温度。在一个变化方案中，所述聚合物包括环氧树脂、第一胺与第二胺的反应产物，第一胺与环氧树脂反应并具有小于或等于约250克/摩尔的第一分子量，第二胺与环氧树脂反应并具有大于或等于约600克/摩尔的第二分子量。第二胺在聚合物内是可结晶的，从而具有在聚合物内可检测的熔融温度。此外，第二胺包括至少一个与环氧树脂共价交联的侧基和至少一个在温度大于熔融温度时在聚合物内可移动的侧基。聚合物还具有第二相，所述第二相具有低于第一玻璃化转变温度的第二玻璃化转变温度。在另一个变化方案中，聚合物包括基于双酚A的环氧树脂的二缩水甘油醚、第一醚胺与第二低聚醚胺的反应产物。第一醚胺与基于双酚A的环氧树脂的二缩水甘油醚反应，并具有小于或等于约250克/摩尔的第一分子量。第二醚胺与基于双酚A的环氧树脂的二缩水甘油醚反应，并具有大于或等于约600克/摩尔的第二分子量。第二低聚醚胺具有包括环氧乙烷和环氧丙烷(环氧乙烷与环氧丙烷之比为约0. 1 1到约0.5 1)的聚醚骨架，并在聚合物内是可结晶的，从而具有在聚合物内可检测的熔融温度。进一步地，第二低聚醚胺包括至少一个与基于双酚A的环氧树脂的二缩水甘油醚共价交联的侧基，和至少一个在温度大于熔融温度时在聚合物内可移动的侧基。聚合物显示出优异的形状记忆性能并能自修复(self-r印air)。更具体地说，聚合物在升高的第一玻璃化转变温度下可在第一形状与第二形状之间转变，并能在加热到第一玻璃化转变温度之上的温度时修复划痕(scratch)和压痕(indentation)。进一步地，聚合物具有优异的强度、变形性、热和化学稳定性、以及形状记忆性能。结合附图从以下实现本专利技术的最佳方式的详细描述，本专利技术的以上特征和优点以及其它特征和优点易于明晰。附图说明图1是聚合物的示意图，其中所述聚合物可在第一形状与第二形状之间转变；图2是图1的聚合物的各种平衡力学性质之间的代表性关系的图示；图3A是包括第二交联剂的单相聚合物的扫描电镜照片，所述第二交联剂具有约 2，000克/摩尔的分子量和大于1 1的环氧乙烷与环氧丙烷之比；图;3B是图1的聚合物的扫描电镜照片，其中所述聚合物是双相的并包括第二交联齐U，所述第二交联剂具有约2000克/摩尔的分子量和低于1 1的环氧乙烷与环氧丙烷之比；图4A是实施例1的聚合物的图像，其中所述聚合物的表面定义了划痕和压痕；图4B是图4A的聚合物在加热到所述聚合物的转变温度之上后的图像；图5A是实施例13的聚合物的图像，其中所述聚合物的表面定义了划痕和压痕；和图5B是图5A的聚合物在该聚合物加热到高于所述聚合物的转变温度后的图像。具体实施例方式参考附图，其中相同的附图标记指代相同的元件，聚合物通常以图1中的10表示。 如以下更详细阐述的，聚合物10可以用于各种应用，例如要求材料具有形状记忆性能(如在升高温度下的变形性)和自修复性能(如修复划痕和压痕的能力)的结构应用。例如， 聚合物10可以用于在可能期望转变温度升高时需要优异的自修复和变形性的机动车辆、 航空航天、机器人、建筑和其它运输和工业应用。继续参考图1，聚合物10可以形状记忆聚合物为特征。本文中所使用的术语“形状记忆”是指能记忆第二形状(图1中以12表示)、即暂时形状，并能通过热激活、光激活、 电激活、磁激活、或溶剂(例如，液体或蒸气形式的水或其它有机溶剂)吸收恢复第一形状 (图1中以14表示)、即初始或永久形状的材料。也就是说，形状记忆聚合物可以在一个或多个不同的形状12、14，形式或构型之间是能转化的。形状记忆聚合物，也可以称为“智能聚合物”，是具有“记忆”第一形状14，即原始的永久形状的能力的聚合物或组合物，所述第一形状14通过聚合物10在各个聚合物链之间的固化反应包括共价交联形成。通过同时施加所需的变形和温度变化，聚合物10可以变形成第二形状12，即暂时形状。通过对聚合物10施加外部刺激，例如激活信号，如温度变化， 第一形状14可以随后“恢复”。也就是说，聚合物10可以具有特定的转变温度Ttrans，在该温度Tteans下聚合物10在第一形状14与第二形状12之间转化。随着环境温度升高到聚合物10的转变温度Ttrans之上时，聚合物10的第一形状14可以自发地恢复，条件是没有阻止形状恢复的外部空间限制。聚合物10从第一形状14到第二形状12的变形可以是暂时情况。因此，如以下更详细阐述的，形状记忆聚合物可以是热激活的智能材料，并且可以根据形状记忆聚合物的玻璃化转变温度或熔融温度经由加热和冷却在形状12、14或构型之间转化。进一步地，虽然在图1中作为棒或条示出，但聚合物10可以具有任何合适的形式、 构型、形状或厚度。例如，聚合物10可以具有形状变化元件的形式。也就是说，聚合物10可以具有选自以下的形式弹簧、窄带(tape)、线、带(band)、连续环和它们的组合。另外， 聚合物10可以具有结构元件的形式，例如，但不限于面板、梁、支柱、支架、桁架和它们的组合。在一个非限制性的变化方案中，聚合物10可以形成为车辆的车身组件(未示出)。例如，聚合物10可以形成为车身面板、顶板、发动机罩、行李箱盖、保险杠、仪表板或轮舱。或者或另外，聚合物10也可以是用于涂层应用的薄膜的形式。也就是说，聚合物10可以是用于涂布基板的薄膜涂层(未示出)。聚合物10包括如下环氧树脂、第一交联剂与第二交联剂的反应产物。环氧树脂可以包括与至少一个环氧基团，即具有三个环原子的环醚，相连的单体或短链聚合物。合适的环氧树脂包括双酚A的衍生物。例如，所述环氧树脂可以是基于双酚A的环氧树脂的二缩水甘油醚。更具体地说，所述环氧树脂可以如下通式结构表示其中m为约0.05至约0.2。进一步地，环氧树脂可以具有约350克/摩尔至约 400克/摩尔，例如约360克/摩尔至约385克/摩尔的分子量。本文中所使用的术语“分子量”是指根据普通的算术手段表征聚合物的方法或聚合物10的各个大分子的平均分子量。也就是说，本文所述的分子量是数均分子量。所述数均分子量可以通过如下确定测量 η个聚合物分子的分子量，对各个分子量求和，并除以η。这样，所述分子量通常是近似值。 合适的环氧树脂的具体例子包括从美国俄亥俄州哥伦布(Columbus)的Hexion Specialty Chemicals, Inc.商购获得的EPON Resin拟6和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：IA鲁索，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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