[发明专利]一种具有杂化交联网络的动态聚合物弹性体及其应用

说明书

本发明公开了一种具有杂化交联网络的动态聚合物弹性体，所述的弹性体含有一个杂化交联网络，所述的杂化交联网络包含共价交联和超分子氢键交联；其中共价交联达到共价交联的凝胶渗透阈值以上；氢键交联由聚合物链侧基和/或侧链上带有的氢键基团实现。由于氢键的动态可逆性，使得这种动态聚合物弹性体具有良好的韧性、能量耗散性和自修复性等性能。本发明提供的一种具有杂化交联网络的动态聚合物弹性体广泛应用于运动和日常生活与工作的身体防护、军警身体防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、电子材料抗冲击防护等方面。

技术领域

本发明涉及一种具有杂化交联网络的动态聚合物弹性体，具体涉及一种共价交联和超分子氢键交联的动态聚合物弹性体。

背景技术

交联是聚合物弹性体形成三维网络结构以达到提高聚合物弹性体热稳定性和力学性能等效果的通用方法。交联可以是化学(共价)交联或者是物理(非共价/超分子)交联。化学交联由于特别有助于提升聚合物弹性体的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性等，因此在聚合物弹性体的交联中占有较大的比例。但是，当仅仅采用化学共价交联时，如果交联密度较低(交联点之间的链较长/交联点官能度较低)，则往往交联聚合物比较柔软，力学性能不佳；而如果交联密度较高(交联点之间的链较长/交联点官能度较高)，则往往导致交联聚合物硬而脆，无法作为弹性体使用；而且一般的化学交联缺乏动态性，一旦形成化学交联，交联本身将无法变化，聚合物材料的性能被固定化。

因此，需要发展一种新型的杂化交联动态聚合物弹性体，使得体系既能够具有尺寸稳定性，又有良好的力学性能和优异的动态性，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述背景，为了使聚合物弹性体获得足够的韧性、具备动态性和自修复性，本发明提供了一种具有杂化交联网络的动态聚合物弹性体。为此，我们在传统的共价交联网络结构中，引入含有超分子氢键交联的侧基和/或侧链。原有的共价交联可维持聚合物弹性体的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性等，而引入的超分子氢键交联可以进一步提高交联密度，增强其稳定性和力学性能；同时超分子氢键的可断裂和再形成弥补了化学交联缺乏的动态性，使得聚合物弹性体本身具有一定的自修复性和良好的韧性。

本发明的杂化交联网络的动态聚合物弹性体由于具有侧基/侧链侧氢键基团形成的良好动态性能的氢键，所获得的动态聚合物弹性体均具有一定的自修复性能。同时由于动态氢键的存在，可以消耗应力，增加材料的韧性并提供阻尼、减震、抗冲击性能。

本发明可通过如下技术方案予以实现：

在本发明实施方式中，一种具有杂化交联网络的动态聚合物弹性体，所述的杂化交联网络包含共价交联和氢键交联，且共价交联达到共价交联的凝胶渗透阈值以上，氢键交联通过聚合物链侧基、侧链或侧基和侧链上带有的氢键基团实现；其中所述侧基、侧链或侧基和侧链上带有的氢键基团形成不超过三齿的氢键，并且所述侧基、侧链或侧基和侧链的同一级结构方向上不带有两个或以上串联的所述氢键基团；其中所述聚合物侧基、侧链或侧基和侧链上的氢键基团，含有下述通式所示结构中的至少一种，

其中，X选自氧原子、硫原子、氮原子、硅原子，Y选自氧原子、硫原子；

其中，a为与X原子相连的R₁或R₂的数目；

当X为氧原子或硫原子时，a为0，R₁和R₂不存在；

当X为氮原子时，a为1，R₁和R₂各自独立地选自氢原子、取代原子或取代基；

当X为硅原子时，a为2，各个R₁和R₂各自独立地选自氢原子、取代原子或取代基，同一个通式中的两个R₁或R₂相同或不相同；