[发明专利]一种具有杂化交联网络的动态聚合物

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，其中包含动态共价交联和超分子氢键交联；其动态共价交联网络骨架链上包含有至少一种基于位阻效应诱导的动态共价键，所述超分子氢键交联中含有侧氢键基团和/或端基氢键基团参与形成的氢键。该聚合物融合了超分子动态特性和类玻璃的动态共价特性；超分子氢键赋予材料刺激响应性和自修复性；基于位阻效应诱导的动态共价键则一方面既赋予动态聚合物的结构稳定性和机械强度，又由于其动态可逆性，使得聚合物具有自修复性、可回收性、可重复加工性等。动态聚合物可以作为自修复材料、韧性材料、密封材料、夹层胶等而获得广泛的应用。

技术领域

本发明涉及智能材料领域，具体涉及一种包含动态可逆共价键和超分子氢键的具有杂化交联网络的动态聚合物。

背景技术

传统的热塑性聚合物材料为非交联的高分子，在被加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状。大多数热塑性聚合物材料在一定温度范围内，具备能反复加热软化和冷却硬化的性能，很容易进行挤出、注射、吹塑和焊接等成型加工。因此，热塑性材料是可以再加工和循环使用的。但另一方面，大量热塑性聚合物材料也因为是非交联结构，容易发生蠕变从而结构稳定性不佳，力学性能也非常有限。通过在热塑性聚合物中引入超分子氢键交联，可以提高材料的力学性能，如热塑性尼龙和聚氨酯材料。但是除了在一定程度上提高力学性能外，氢键通常起到的作用非常有限。

通过在聚合物链之间形成分子间的共价键交联，形成三维无限网络结构，可以获得热固性聚合物材料。热固性聚合物材料具有出色的机械性能、热稳定性和耐化学性。但是，由于热固性材料通过共价键交联成型，只要聚合反应完成，键的断裂将变得十分困难，而且材料的性能也被固定化。所以，传统的热固性材料是不能回收和循环使用的。

如何获得出色的力学性能和结构稳定性，同时又能够自修复、可回收和循环使用，并且具有刺激响应性特别是应力、应变响应性的高分子材料，是当前的一大挑战。利用位阻效应可以削弱羰基的碳原子和相邻氮原子之间形成的化学键，从而产生动态效果。通过此原理，本发明提供了一种基于位阻效应诱导的动态共价键和超分子氢键的具有杂化交联网络的动态聚合物。

发明内容

本发明针对上述背景，提供了一种基于位阻效应诱导的动态共价键和超分子氢键的具有杂化交联网络的动态聚合物。所述的动态聚合物具有极好的动态可逆性，可不需要额外加入催化剂和促进剂等外部添加剂，也可无需光照和高温条件，在一般的温和条件下即可具有良好的动态可逆性，并体现出可重复使用性、可回收性、形状记忆能力以及仿生力学性能。

本发明通过如下技术方案予以实现：

本发明涉及一种具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征是：其中包含共价交联和超分子氢键交联；其共价交联网络骨架链上包含有至少一种基于位阻效应诱导的动态共价键，所述基于位阻效应诱导的动态共价键作为动态聚合物的聚合链接点或者交联链接点或者同时作为聚合链接点和交联链接点而存在，是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；所述超分子氢键交联中含有侧氢键基团和/或端基氢键基团参与形成的氢键。

在本发明的实施方式中，所述基于位阻效应诱导的动态共价键，其选自位阻效应诱导的酰胺键、位阻效应诱导的脲键、位阻效应诱导的动态硫脲键等。其特征在于，含有下述通式(1)所示结构，

其中，X选自碳原子、硅原子和氮原子；Z选自氧原子和硫原子。其中，X优选氮原子；Z优选氧原子。

当X为氮原子时，R₁存在，R₂不存在；且R₁选自氢原子、取代原子、取代基；

当X为碳原子、硅原子时，R₁、R₂存在，且R₁和R₂各自独立地选自氢原子、取代原子、取代基；其中，R₁和R₂可以相同，也可以不相同；