[发明专利]一种杂化交联动态聚合物

说明书

本发明公开了一种杂化交联动态聚合物，其含有金属‑配体作用以及由共价键形成的共价交联，其中，共价交联在至少一个交联网络中达到共价交联的凝胶点以上。此类动态聚合物结合了金属‑配体作用与共价交联各自的优势，并通过对反应物结构的调控，可制备出结构丰富，性能多样的聚合物材料。动态聚合物中金属‑配体作用具有的动态可逆性，使得聚合物可体现出刺激响应性等功能特性，在特定结构中对材料起到自修复、形状记忆、增韧等作用；而共价交联又赋予了聚合物以一定的强度和稳定性。该动态聚合物可以作为自修复材料、韧性材料、密封材料、形状记忆材料、力传感器材料等而获得广泛的应用。

技术领域：

本发明涉及智能聚合物领域，具体涉及一种由共价键和金属-配体作用构成的杂化交联动态聚合物。

背景技术：

传统的聚合物一般由共价键构成，共价键由于具有较高的键能，赋予了聚合物以良好的稳定性和应力承载能力。交联是聚合物等材料形成三维网络结构，以达到获得弹性体、热固性塑料、提高聚合物热稳定性和力学性能等效果的通用方法。交联可以是化学(共价)交联或者是物理(非共价/超分子)交联。化学交联由于特别有助于提升聚合物热稳定性、力学性能、尺寸稳定性等，因此在聚合物的交联中占有较大的比例。但是，当仅仅采用化学共价交联时，其也较难体现出对于外界的响应性以及动态性，难以满足新形势下对于材料的发展需要。化学交联缺乏动态性，一旦形成化学交联，交联本身将无法变化，聚合物材料的性能被固定化。物理交联一般通过非共价相互作用交联形成，其突出的特点是具有动态可逆性，交联结构和聚合物的性能具有可变性。

为提高交联聚合物的力学性能，人们曾经尝试构建杂化网络结构，例如互穿网络(共价) 结构。在共价互穿网络结构中，为了获得足够的韧性，往往需要对第一个网络进行大的溶胀 (例如以溶剂或者第二网络)，在使用时以牺牲第一网络(共价键的不可逆断裂)来获得不可逆的韧性。这类共价互穿网络不仅在破坏后不能进行任何修复，也缺乏动态性，使其性能和应用受到很大的限制。

因此，需要发展一种新型的杂化交联动态聚合物，使得体系既能够具有尺寸稳定性，又有良好的力学性能和优异的动态性，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述背景，本发明提供了一种杂化交联动态聚合物，其含有金属-配体作用以及由共价键形成的共价交联；其中，共价交联在至少一个交联网络中达到共价交联的凝胶点以上；其中，所述杂化交联动态聚合物的形态选自齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶、弹性体、普通固体、泡沫材料。

本发明中，共价交联可以有一种或者多种，也即可以采用任意合适的共价交联结构及其组合。交联网络可以有至少一个，也即可以是单一一个网络，也可以有相互共混的多个网络，也可以有互穿的多个网络。

根据本发明提供的一种杂化交联动态聚合物，可以将其制备成为性能优良的齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶、弹性体、普通固体以及泡沫材料。这种动态可逆的聚合物材料能保持优异的循环性、可修复性、机械强度等，因此可用性非常高，其价值也特别高。

本发明可通过如下技术方案予以实现：

一种杂化交联动态聚合物，其含有金属-配体作用以及由共价键形成的共价交联；其中，共价交联在至少一个交联网络中达到共价交联的凝胶点以上；其中金属-配体作用通过聚合物链侧基上的配体基团(下称“侧基配体”)和所引入的金属中心相互作用而实现。