[发明专利]一种热机械稳定超分子弹性体材料及其制备方法

说明书

本发明提供了含氮链状聚合物与多苯硼酸化合物或聚合物在制备热机械稳定的超分子弹性体中的用途；所述含氮链状聚合物结构中包括含氮配体；所述多苯硼酸化合物或聚合物是含有至少一个苯硼酸基团的化合物或聚合物。本发明还提供了一种热机械稳定超分子弹性体材料，它由如下重量份数的组分制备而成：含氮链状聚合物100份，多苯硼酸化合物或聚合物0.1～25份。本发明巧妙地通过特定结构的聚合物、交联剂的使用，构建的超分子弹性体体系，显著提升了超分子弹性体的热机械稳定性，对扩大超分子弹性体在实际生产生活的应用有着重要且推进作用。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种热机械稳定超分子弹性体材料及其制备方法。

背景技术

超分子弹性体是一类通过分子间相互作用形成的动态交联网络体系，是软机器人与循环利用橡胶的理想原材料，超分子弹性体中常常使用的分子间相互作用有氢键、配位键、主客体相互作用、偶极作用与π-π相互作用等(Angewandte Chemie InternationalEdition 2021,60(25),13725-13736.)，这种动态的物理交联赋予了超分子弹性体诸多传统共价交联弹性体所不具有的特性，如动态可逆、可自修复、环境响应等，近年来受到了越来越多的关注。例如，Wang等人报道的通过含氮配体与铜离子的配位形成动态交联的超分子弹性体，具有良好的形状记忆性能(ACS Applied MaterialsInterfaces 2020,12(22),25233-25242)。

然而，这一类完全依赖物理交联的超分子弹性体和传统共价交联的弹性体相比，其中的物理交联点(动态分子间相互作用)在高温或热处理过程中容易发生断裂，造成超分子弹性体的网络结构发生破坏，整体超分子弹性体的机械等宏观性能发生大幅度下降，从而限制了超分子弹性体在实际生产生活中的应用。

尽管有研究人员构建了既有化学键共价交联，又有物理键动态交联的弹性体，例如Tang等人将含氮配体与锌离子的配位键引入化学交联的橡胶网络中作为牺牲建，从而耗散能量、促进橡胶取向，并保证交联网络的完整性，保留机械性能。然而，化学交联结构虽然一定程度上有利于在高温或热处理时保持弹性体机械性能，但其同时限制了弹性体的动态可逆性能(Macromolecules 2016,49(5),1781-1789)。

此外，目前通常采用的引入耐热组分来提高整体弹性体的热机械稳定性能(Macromolecules 2019,52(3),1092-1103.)的方式，也不适合超分子弹性体体系，主要是因为耐热组分会影响超分子弹性体的物理交联网络，影响超分子网络的均匀性与稳定性，导致超分子弹性体的原始性能发生变化。

因此，寻找合适的方法来提高超分子弹性体的热机械稳定性能是超分子弹性体实际应用中亟需解决的问题。

发明内容

为解决超分子弹性体热机械稳定性的问题，本发明设计了一种热机械稳定超分子弹性体材料；并提供一种制备热机械稳定超分子弹性体材料的方法。

本发明提供了含氮链状聚合物与多苯硼酸化合物或聚合物在制备热机械稳定的超分子弹性体中的用途；

所述含氮链状聚合物结构中包括含氮配体；

所述多苯硼酸化合物或聚合物是含有至少一个苯硼酸基团的化合物或聚合物。

进一步地，上述含氮链状聚合物包括：丁吡橡胶、丁腈橡胶、含咪唑结构的聚合物、含吡啶结构的聚合物、含氨基的聚合物；

所述多苯硼酸化合物包括：1,4-对苯二硼酸、1,3-间苯二硼酸、4,4'-联苯二硼酸、2,2'-联苯二硼酸；

所述多苯硼酸聚合物包括：含有至少一个苯硼酸基团的聚丙烯酸酯类聚合物、含有至少一个苯硼酸基团的聚丙烯酰胺类聚合物、含有至少一个苯硼酸基团的硅橡胶聚合物或含有至少一个苯硼酸基团的聚氨酯聚合物。