[发明专利]一种热塑性高分子材料自修复的方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种热塑性高分子材料自修复的方法。

(二)背景技术

由于受热、机械和化学等因素的影响，高分子材料在应用过程中内部会产生微裂纹，从而影响其使用寿命和力学性能。为了解决这种材料损伤，通过模仿生物体自身修复损伤的原理，自修复材料应运而生。

目前，自修复材料按照是否使用修复剂可分为本征型和外援型两大类。本征型修复方法是利用体系中存在的可逆化学反应而进行自修复，这些化学反应包括Diels-Alder反应、动态共价化学、双硫键反应、含有氢键的超分子结构、π-π堆叠和离子聚合物等。外援型自修复借助于外加修复剂实现自修复，主要包括埋植微胶囊化修复剂和埋植中空纤维化修复剂两种方法，外援型自修复材料裂纹的破坏使微胶囊或中空纤维释放修复剂，修复剂发生化学反应，愈合裂纹面，达到自修复的效果。这种方法相对比较简单，修复效果较好，但可选用的修复剂种类有限、不能重复进行。

本发明的高分子材料自修复方法属于外援型，但与已有的外援型埋植微胶囊化修复剂和埋植中空纤维化修复剂两种方法相比，本发明具有两个明显的不同：1.自修复材料无需预先埋植微胶囊化修复剂或中空纤维化修复剂，任何热塑性材料都可以成为自修复材料，应用面和应用范围大大扩展；2.采用溶剂蒸汽熏蒸的方法，使裂纹处高分子材料表面溶化后使裂纹愈合机理。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种热塑性高分子材料自修复的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种热塑性高分子材料自修复的方法，所述的方法为：

将具有裂缝的待修复热塑性高分子材料放置于充满溶剂蒸气的密闭蒸气室内，进行自修复；

所述的热塑性高分子材料可以是任意的一种热塑性高分子材料，优选非晶型高分子材料，如聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚乳酸(PLA)等；

所述的溶剂蒸气由可以溶解待修复热塑性高分子材料的溶剂蒸发而成，优选溶解性能好、无毒环保的溶剂进行蒸发产生溶剂蒸气；

所述的溶剂蒸气可通过溶剂蒸气发生器产生，所述的溶剂蒸气发生器可选自超声波型蒸气发生器或加热型蒸气发生器。

具体的，例如：

当所述的待修复热塑性高分子材料为聚苯乙烯时，所述的溶剂蒸气可由如下溶剂蒸发而成：二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮等，并且，密闭蒸气室内溶剂蒸气的压力为0.001～0.05MPa，温度为50～60℃，自修复时间为5～30min；

当所述的待修复热塑性高分子材料为聚氯乙烯时，所述的溶剂蒸气可由如下溶剂蒸发而成：环己酮或四氢呋喃等，并且，密闭蒸气室内溶剂蒸气的压力为0.005～0.2MPa，温度为55～65℃，自修复时间为5～30min。

当所述的待修复热塑性高分子材料为聚乙烯醇缩丁醛时，所述的溶剂蒸气可由如下溶剂蒸发而成：乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮或环己酮等，并且，密闭蒸气室内溶剂蒸气的压力为0.01～0.1MPa，温度为20～80℃，自修复时间为5～30min。

当所述的待修复热塑性高分子材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物时，所述的溶剂蒸气可由如下溶剂蒸发而成：三氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃、丙酮或丁酮等，并且，密闭蒸气室内溶剂蒸气的压力为0.01～0.2MPa，温度为20～80℃，自修复时间为1～30min。

当所述的待修复热塑性高分子材料为聚碳酸酯时，所述的溶剂蒸气可由如下溶剂蒸发而成：二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃或环己酮等，并且，密闭蒸气室内溶剂蒸气的压力为0.01～0.2MPa，温度为30～80℃，自修复时间为3～30min。

当所述的待修复热塑性高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯时，所述的溶剂蒸气可由如下溶剂蒸发而成：环己酮、丁酮、四氢呋喃或二甲基甲酰胺等，并且，密闭蒸气室内溶剂蒸气的压力为0.01～0.2MPa，温度为40～100℃，自修复时间为2～25min。

本发明所述的热塑性高分子材料自修复的方法可在如下所述的装置中进行：

一个密闭的蒸气室，所述的蒸气室底部设有溶剂蒸气发生器，所述溶剂蒸气发生器的上方设有支架。

具体的，具有裂缝的待修复热塑性高分子材料在上述装置中进行自修复的实施方法和原理为：