[发明专利]一种自愈合材料的多元评价方法

说明书

本发明提供了一种自愈合材料的多元评价方法，包括：半互穿网络材料的制备；半互穿网络材料样品的热动态机械性能分析、热重分析；半互穿网络材料样品的自愈合效率的计算。本发明提供的自愈合材料的多元评价方法，通过对半互穿网络材料进行热动态机械性能分析、热重分析，并计算自愈合效率，数据准确可靠、评价方法简单易行、易于推广，可以有效的判断该种材料的自愈能力，从而能指导生产实践中自愈合材料的评价和筛选，优化自愈合材料的使用，避免了由于自愈合材料在长期使用过程中产生的老化、损伤等现象对生产过程造成的不良影响，从而对降低生产过程中的故障率和生产成本产生了较为积极的作用。

技术领域

本发明涉及化工材料技术领域，具体而言，涉及一种自愈合材料的多元评价方法。

背景技术

自愈合是一种在无外力作用下，材料本身对缺陷自我判断、控制和修复的能力。自修复高分子材料具有以下特点：1)位点专一，针对性强、效率高；2)自动化。无需人为观测，节约监测成本；3)提高材料寿命；4)消除材料维修成本。

从机理方面来讲，实现自愈合材料的自修复性能，目前主要有两类手段：第一类是通过在高分子材料内部加入由裂纹控制释放的微胶囊或微血管网络，并在胶囊或微血管中加入修复试剂来达到自修复的目的。当裂纹发生时，微胶囊或微血管破裂，导致囊内修复剂单体被释放进入缝隙，在体系内催化剂的作用下单体发生聚合，填补缝隙，实现修复。这种方法的优点是可自主修复并且位点专一。但缺点是较难实现多次修复，且微胶囊的稳定性和灵敏性不容易控制。

第二类中又分为两种，一种是通过在材料中引入可逆性动态化学键达到修复目的，动态共价键是一类特殊的共价键。一方面，它在一定程度上保持有共价键的性质，但另一方面又具有可逆性，可在一些外界因素，如热、光照等的作用下，可逆的断裂和生成。如Wudl等人制备了一种聚呋喃-聚马来酰亚胺的交联共聚物。此共聚物体系中含有大量热可逆的Diels-Alder反应共价键。在遭受机械损伤后，如果将材料加热到120℃以上，大量动态共价键会断裂，产生活性端，而当冷却时，活性端重新成键，即可修复材料。这一过程完全可逆，并可多次重复，无需其它修复剂的加入。但这类修复的缺陷是：修复需要在一定的外在条件(如加热或光照)下才能进行，不能实现自主修复。

另一种是材料体系中含有大量非共价键的超分子作用力(如氢键、主客体包合、静电相互作用等)。由于非共价键的选择性、可逆性和动态性，材料在机械损伤后，损伤切面间很容易再次形成新的非共价键作用力，从而使得材料愈合。与动态共价键修复的材料相似，通过超分子作用力修复的材料也可多次重复修复，无需其他修复剂的加入。另外，一部分利用超分子作用力修复的材料需要外加一定条件实现修复，而有少部分则无需外界刺激，可完成自主修复。本发明拟采用这种修复方式。自主修复、多次修复、高效率修复，以及材料的功能化是自修复材未来发展的方向。

材料在使用过程中，由于处于长期受力的状态加之外界环境中光、热、紫外线以及外力损伤，会造成材料的老化，以及轻微的损伤，即使当时没有造成实质性的损害，但在之后也会逐渐发展劣化，并产生损坏以及造成相关故障。因此，对自愈合材料各种性能进行综合评价，有利于决定其应用场合及判断其使用寿命，然而，现有技术中对于自愈合材料性能评价的研究较少，且评价结果准确度不高，亟需一种操作简单又准确的评价方法以解决上述问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种自愈合材料的多元评价方法，旨在解决现有技术中对自愈合材料性能评价准确度不高的问题。

一个方面，本发明提出了一种自愈合材料的多元评价方法，包括以下步骤：

(1)PVP/p(HEMA-co-BA)半互穿网络材料的制备：

以CD-Al₂O₃NPs为主体分子、以HEMA-Ad为客体分子，以HEMA和BA为共聚单体，在交联剂、引发剂的作用下，加入聚乙烯吡咯烷酮制备PVP/p(HEMA-co-BA)半互穿网络材料；