[发明专利]自修复聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种自修复聚合物及其制备方法与应用。本发明自修复聚合物是由碱性单体和酸性单体的共聚物，或由碱性单体和酸性单体以及中性单体的共聚物。本发明自修复聚合物的制备方法包括如下步骤有：按照比例将所述碱性单体、酸性单体、中性单体进行热引发或光引发的条件下进行溶液聚合或本体聚合反应。本发明自修复聚合物受损部分能够在室温下重建，从而实现自修复。而且机械性能优异，并可调。其制备方法条件易控，能够使得制备的自修复聚合物自修复性能稳定，且生产成本低。

技术领域

本发明属于聚合物技术领域，具体的是涉及一种自修复聚合物及其制备方 法与应用。

背景技术

生物体可在局部受到损伤后自主修复愈合，而人造材料往往不具有这种“自 修复”功能，因此人造材料在受损后其性能和使用寿命会因此降低甚至丧失。 随着科学技术的发展，由于人造材料如聚合物具有特定的性能如轻质高强、耐 腐蚀性等特点被广泛应用于如航空、交通、建筑和体育用品中。然而，在材料 的加工和使用过程中，受到外界条件的影响，材料的表面和内部不可避免地产 生微裂纹和各类损伤。这些微裂纹导致材料的力学性能下降，缩短材料的使用 期限，最终引发材料的整体破坏。在聚合物材料中，肉眼可见的分层和宏观裂 纹可通过手工修复；而对于出现在材料内部的微损伤，检测困难，如果不及时 修复，将可能造成重人安全事故。因此，研究聚合物材料的自修复、使其能自 动修复微损伤部位，对维护材料的正常使用和延长材料寿命有重要意义，有利 于聚合物材料更安全、广泛的应用。

本世纪初，国外研究者将自修复机理引入聚合物材料中，成功制备了具有 自动修复损伤特性的智能材料。通常的自修复材料可以分为外援型和本征型两 种，其中外源性自修复材料需要在材料本体中加入修复试剂，修复次数有限而 且制备过程比较繁复，与此相比，本征型自修复材料利用材料在分子结构层面 的可逆反应进行损失修复，具有制备更简单以及修复次数更多的优点。该法虽 不用引入额外的修复试剂、也无需进行特殊的表面处理，但要求材料分子本身 具有能自我修复的机制，使得该修复方式应用的基体选择范围有限，而且能够 实现室温下自修复材料少室温下可自修复。目前室温下本征型自修复材料一般 局限于水凝胶，含水量高且机械性能差，难以广泛应用，因此，制备一种室温 下可已修复的本体材料尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种自修复聚合物及其 制备方法，以解决现有自修复聚合物仅限于水凝胶，含水量高且机械性能差， 使用受限的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种自修复聚合物。所 述一种自修复聚合物，是由碱性单体和酸性单体的共聚物，或由碱性单体和酸 性单体以及中性单体的共聚物；其中，碱性单体、酸性单体和中性单体三单体 的摩尔比为(5-50)：(5-50)：(0-90)。

本发明的另一方面，提供了一种自修复聚合物的制备方法。所述制备方法 包括如下步骤：

按照碱性单体、酸性单体和中性单体三单体的摩尔比为(5-50)：(5-50)：(0-90)的比例将所述碱性单体、酸性单体、中性单体进行热引发或光引发的条件下进 行溶液聚合或本体聚合反应。

本发明的又一方面，提供了本发明自修复聚合物的应用方法。本发明自修 复聚合物在自修复智能材料、涂层材料、柔性电子基材中的应用。

与现有技术相比，本发明自修复聚合物是由碱性单体和酸性单体或由碱性 单体和酸性单体以及中性单体的共聚物，其中，碱性单体和酸性单体之间的相 互作用构成聚合物自身的可逆的动态平衡，使得本发明自修复聚合物材料受损 部分能够在室温下重建，从而实现自修复。而且机械性能优异，并可调。

本发明自修复聚合物制备方法将碱性单体和酸性单体以及中性单体按照比 例进行聚合反应，使得于碱性单体和酸性单体之间的相互作用是一个可逆的动 态的平衡，从而使得制备的自修复聚合物受损部分能够在室温下重建，从而实 现自修复，且机械性能优异。另外，本发明方法条件易控，能够使得制备的自 修复聚合物自修复性能稳定，且生产成本低。