[发明专利]一种具有杂化键合结构的动态聚合物或组成及其应用

说明书

本发明公开了一种具有杂化键合结构的动态聚合物或组成，其包含有动态无机硼酸硅酯键、可选的无机硼氧硼键和超分子氢键。该动态聚合物将动态无机硼酸硅酯键以及可选的无机硼氧硼键与超分子氢键进行了正交结合，充分利用和发挥了两者不同的动态可逆性，获得优异的刺激响应性、自修复性等功能特性，尤其是良好的吸能效果。该动态聚合物可广泛用于制作减震缓冲材料、抗冲击防护材料、自修复材料、韧性材料等。

技术领域

本发明涉及智能聚合物领域，具体涉及一种由动态共价键和超分子氢键构成的具有杂化键合结构的动态聚合物或组成及其应用。

背景技术

进入21世纪之后，科学技术的进步和经济的发展对聚合物及其材料提出了更高的要求，聚合物也在基本性能的基础上，朝着功能化、智能化、精细化的方向不断发展，聚合物材料也由结构材料向具有光、电、声、磁、生物医学、仿生、催化、物质分离及能量转换等效应的功能材料方向扩展，出现了一系列诸如分离材料、生物材料、智能材料、贮能材料、光导材料、纳米材料、电子信息材料等具有功能效应的新型聚合物材料。对于聚合物结构与性能关系的研究，也由宏观进入微观，从定性进入定量，由静态进入动态，逐步实现在分子设计水平上合成并制备能够达到期望功能的聚合物。

传统的聚合物一般由普通共价键构成，普通共价键由于具有较高的键能和热稳定性，聚合物因此在具有良好稳定性和机械性能的同时也缺乏动态性。而动态共价键是在一定条件下可以发生可控可逆反应的一类化学键，它是一种比非共价键稳定，相对较弱的共价键，通过改变外界的条件或自发地可以实现共价键的动态断裂和形成。将动态共价键引入聚合物，是一种形成新型动态聚合物的可行方法。但常见的动态共价键如迪尔思-阿尔德反应产物、氮氧化合物等往往需要在高温下才能发生断裂，而且副反应严重。如何获得动态性能强又可控、应用范围广的体系，则仍然是现有技术的一个难题。

发明内容

本发明针对上述背景，提供了一种具有杂化键合结构的动态聚合物或组成，其包含有动态无机硼酸硅酯键、可选的无机硼氧硼键和超分子氢键，该动态聚合物或组成将动态无机硼酸硅酯键以及可选的无机硼氧硼键与超分子氢键进行了正交结合，充分利用和发挥了其不同的动态可逆性。所述的动态聚合物或组成具有优良的动态可逆性，并可体现出刺激响应性、可塑性、自修复性、可回收性、可再加工性等功能特性，同时可以获得良好的吸能性和韧性。

本发明通过如下技术方案予以实现：

一种具有杂化键合结构的动态聚合物或组成，其中包含以动态无机硼酸硅酯键(B-O-Si)和可选的无机硼氧硼键(B-O-B)聚合和/或交联而成的动态共价聚合物成分，其中任意一个B原子与三个-O-连接，连接至少两个B原子的任意一个二价或二价以上连接基为(聚)硅氧烷基和可选的-O-；其中至少部分所述的动态聚合物分子上带有氢键基团，所述氢键基团参与形成氢键。

在本发明的实施方式中，至少部分动态聚合物分子中带有氢键基团，优选在与B原子连接的聚硅氧烷链上的Si原子上连接有带有氢键基团的基团和/或链段。

在本发明的实施方式中，其他成分包括但不限于其他聚合物、小分子、填料，其中也可以带有氢键基团。

在本发明的一个实施方式中，动态聚合物或组成为非交联结构，其中在无机硼酸硅酯键、可选的无机硼氧硼键以及氢键共同作用下也未达到凝胶点以上的交联结构。其中包含无机硼酸硅酯键和可选无机硼氧硼键在内，所有动态共价键不足以形成凝胶点以上的动态共价交联；而且氢键作用也不足以形成凝胶点以上的氢键交联；动态共价键和氢键作用之和也不足以形成凝胶点以上的交联结构。

在本发明的另一个实施方式中，动态聚合物或组成为交联结构，其中动态聚合物中包含无机硼酸硅酯键和可选的无机硼氧硼键在内，无法达到凝胶点以上的共价交联；排除无机硼酸硅酯键和无机硼氧硼键，氢键作用也无法达到凝胶点以上的氢键交联；但无机硼酸硅酯键和可选的无机硼氧硼键以及氢键作用共同作用下聚合物体系中含有可以达到凝胶点以上的交联结构。