[发明专利]一种杂化动态聚合物及其应用

说明书

本发明公开了一种杂化动态聚合物，所述的杂化动态聚合物中同时含有基于三唑啉二酮‑吲哚加合物的动态共价键和超分子氢键，且含有至少一个交联网络；其中含有侧氢键基团或端基氢键基团参与形成所述的超分子氢键，且所述侧氢键基团或端基氢键基团中含有非源自三唑啉二酮和吲哚以及其加合物的氢键基团。该杂化动态聚合物中，超分子氢键赋予材料刺激响应性和自修复性；动态共价键则一方面在非催化反应条件下赋予共价交联聚合物的结构稳定性和机械强度，另一方面在特定反应条件下由于其动态可逆性；两者共同作用，使得该杂化动态聚合物具有自修复性、可回收性、可重复加工性等特性。该杂化动态聚合物可广泛应用于自修复性材料以及韧性弹性体等方面。

技术领域

本发明涉及聚合物领域，具体涉及一种杂化动态聚合物及其应用。

背景技术

交联是聚合物形成三维网络结构以达到提高聚合物材料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材料的稳定性和力学性能等，因此在聚合物交联中占有较大的比例。但是，当仅仅采用化学交联时，如果交联密度较低，即交联点之间的链较长或交联点官能度较低，则往往交联聚合物比较柔软，缺乏尺寸稳定性，力学性能不佳；而如果交联密度较高，即交联点之间的链较短或交联点官能度较高，则往往导致交联聚合物硬而脆，易碎裂失效；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，不仅聚合物材料的性能被固定化，而且难以回收循环利用。

因此，需要发展一种新型的交联聚合物，使得体系既能够具有良好的稳定性和力学性能，又能有优异的动态性且可重复利用，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述背景，为了使聚合物获得良好的稳定性和力学性能，又具备动态性和可重复利用性，本发明提供了一种杂化动态聚合物。为此，我们在聚合物中引入动态共价键和超分子氢键，以动态共价交联和超分子交联取代传统的化学共价交联而形成杂化交联网络。动态共价交联可维持聚合物的结构和力学性能，而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，超分子氢键提供动态性，而动态共价键在一定条件下的可断裂和再形成弥补了化学交联缺乏的动态性，使聚合物具有自修复性和可回收再加工性。

本发明通过如下技术方案予以实现：

一种杂化动态聚合物，其特征在于，所述的杂化动态聚合物中同时含有基于三唑啉二酮-吲哚加合物的动态共价键和超分子氢键，且含有至少一个交联网络；其中含有至少一种侧氢键基团或端基氢键基团或侧氢键基团和端基氢键基团参与形成所述的超分子氢键，且所述侧氢键基团和端基氢键基团中含有非源自三唑啉二酮和吲哚以及其加合物的氢键基团；其中，所述的基于三唑啉二酮-吲哚加合物的动态共价键具有下式所示的结构：

其中，表示与聚合物链或者其他任意合适的基团或原子的连接。

在本发明的一种实施方式中，所述的杂化动态聚合物中只有一个交联网络，该交联网络中同时含有动态共价交联和超分子交联，其中，动态共价交联的交联度达到其凝胶点以上，超分子交联的交联度在其凝胶点以上或以下。

在本发明的一种实施方式中，所述的杂化动态聚合物中只有一个交联网络，该交联网络中同时含有动态共价交联和超分子交联，其中，动态共价交联的交联度在其凝胶点以下，超分子交联的交联度在其凝胶点以上。

在本发明的一种实施方式中，所述的杂化动态聚合物中只有一个交联网络，该交联网络中同时含有动态共价交联和超分子交联，其中，动态共价交联的交联度在其凝胶点以下，超分子交联的交联度在其凝胶点以下，但两者交联度之和在凝胶点以上。

在本发明的一种实施方式中，所述的杂化动态聚合物中含有两个网络；第1网络中仅含动态共价交联，其交联度在其凝胶点以上；第2网络中仅含超分子交联，其交联度在其凝胶点以上。