[发明专利]一类基于高密度氢键作用的超分子聚合物及其应用

说明书

本发明公开了一类含有四羧乙基二胺结构的化合物，如下通式结构：其中，代表主链原子个数为8～12的，由C、Si、O中的一种或几种共价连接而成的分子链。本发明所述的化合物分子通过大量氢键作用形成超分子聚合物，在室温下表现出较高的力学强度，同时具有优异的环境响应性、温敏性和自修复性，并且可回收再加工使用。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一类基于高密度氢键作用的超分子聚合物及其应用。

背景技术

超分子聚合物是通过单体分子间的非共价弱相互作用自组装而成的。由于非共价弱相互作用具有动态可逆的特点，超分子聚合物被赋予了区别于传统高分子的诸多特殊性能，包括可循环加工性、环境响应性、自适应性和自修复性等，还可实现对聚合物材料机械强度的精准可逆调控。这些独特而又优异的性质使超分子聚合物在智能材料、环境友好材料、生物医用材料等领域具有广泛的应用前景。根据非共价作用的不同，常见超分子聚合物的驱动力可分为氢键作用、π-π作用、金属配位键和主客体相互作用等。(X.Lu,C.He,A.C.Griffin, Macromolecules 2003,36(14):5195-5200；Y.Chen,W.Wu,T.Himmel,M.H.Wagner, Macromolecular Materials and Engineering 2013,298,876-887；N.Roy,Z.Tomovic,E.Buhler,J. M.Lehn,Chemistry 2016,22,13513-13520；X.Dai,Y.Zhang,L.Gao,T.Bai,W.Wang,Y.Cui,W. Liu,Advanced materials 2015,27,3566-3571；T.Kajita,A.Noro,Y.Matsushita,Polymer 2017, 128,297-310.)

但是相较于传统高分子，超分子聚合物单体分子间作用相对较弱，其力学强度往往较低。为了提高超分子聚合物的力学强度，可通过增加非共价弱相互作用的数量，以积弱成强的方式来实现。然而非共价弱相互作用的数量增多后又容易导致材料局部或整体结晶，使原有超分子聚合物的独特性质(可循环加工性、环境响应性、自适应性和自修复性)丢失。一直以来，如何在保留超分子聚合物性质的同时提高其力学强度是科学研究领域中的一大难点。因此研发高强度多功能性的超分子聚合物符合科技发展的需要。

发明内容

针对现有超分子聚合物领域中存在的问题，本发明旨在提供一类基于高密度氢键作用的超分子聚合物及其应用。本发明提供的超分子聚合物由新型分子通过大量氢键作用组成，在室温下表现出较高的力学强度，同时具有优异的环境响应性、温敏性和自修复性，并且可回收再加工使用。

本发明具体技术方案如下：

一类含有四羧乙基二胺结构的化合物，具有如下通式结构：

所述化合物分子两端为四个羧乙基，主链可以为不同原子个数的烷烃链、烷氧链、硅氧链等。

具体的，代表主链原子个数为8～12的，由C、Si、O中的一种或几种共价连接而成的分子链。进一步的，所述主链含有C和/或Si时，C和/或Si上的H一个或多个可以被烷基取代。优选C1-C6的烷基。更优选的，C和/Si上的H一个或多个可以被甲基和/或乙基取代。

本发明优选的化合物，所述代表：

-(CH₂)_a-(O-(CH₂)₂)_b-O-(CH₂)_c-，b＝0～3，且a+b+c＝11；