[发明专利]一种杂化动态交联聚合物及其应用

说明书

本发明公开了一种杂化动态交联聚合物，其含有巯基‑迈克尔加成键动态共价交联和超分子氢键作用；所述的巯基‑迈克尔加成键动态共价交联在至少一个交联网络中达到其凝胶点以上；所述的巯基‑迈克尔加成键由巯基与缺电子共轭烯烃/炔烃通过巯基‑迈克尔加成反应获得；其中，超分子氢键作用由主链骨架氢键基团参与形成。由于巯基‑迈克尔加成键和超分子氢键的动态可逆性，赋予该动态聚合物良好的可塑性、自修复性、反复加工性、重复使用性和可回收性，使其广泛应用于自修复材料、韧性材料、形状记忆材料、储能器件材料等。

技术领域

本发明涉及智能聚合物领域，具体涉及一种杂化动态交联聚合物及其应用。

背景技术

聚合物结构根据其几何形状可以分为线型聚合物、支化聚合物和交联聚合物。其中线型 或支化结构的大分子以分子间作用力聚集成聚合物，这种非交联的结构特点赋予其良好的可 溶性和可加工性能，然而，在材料使用过程中往往面临耐溶剂性能差、耐热性差、力学性能不佳等问题。为了获得更加稳定的材料性能，通常需要通过物理交联或化学交联方式将聚合 物等组分转变为三维交联网络结构。物理交联型聚合物一般通过非共价超分子作用交联形成， 由于超分子相互作用的键能相对较弱且受溶剂、浓度以及热作用影响较大，通常处于连续快 速的动态平衡状态，赋予交联结构快速可逆性。化学交联型聚合物通过共价键交联形成，包括动态共价交联和普通共价交联，前者是基于动态共价键构筑的交联网络，后者是基于传统 共价键形成交联网络。由于共价交联结构具有高键能的特点，基于此类交联结构的的聚合物 材料通常具有比较好的稳定性和综合力学性能，但是由于普通共价结构缺乏结构动态可逆性， 无法解决交联聚合物材料裂纹失效问题、可塑性差、难再加工以及无法回收再用等问题。

因此，亟待开发出一种新型的交联聚合物，使得聚合物材料既能够保证良好的稳定性和 综合力学性能，又能有能够为材料提供优良的自修复性能、可再加工性能、可重复利用等性 能，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明针对上述背景，提供了一种基于巯基-迈克尔加成键动态共价交联以及超分子氢键 物理交联作用共同形成的杂化动态交联聚合物。超分子氢键作用由主链骨架氢键基团形成， 其不仅为交联聚合物提供快速的动态可逆性，作为动态共价交联结构的补充，共同提供交联 结构的动态可逆特性。所形成的杂化动态聚合物不仅具有与普通交联结构同等级别的稳定性和综合力学性能，而且其中所含的动态交联结构在一般的温和条件下即可具有丰富的动态可 逆性，表现出良好的可塑性、反复加工性、自修复性、重复使用性和可回收性等性能特点， 使其在自修复材料、韧性材料、形状记忆材料、储能器件材料等领域获得广泛的应用。

本发明通过如下技术方案予以实现：

本发明涉及一种杂化动态交联聚合物，其特征在于，其中包含动态共价交联和超分子氢 键作用；其中，所述动态共价交联由巯基-迈克尔加成键形成，并且动态共价交联在至少一个 交联网络中达到其凝胶点以上；其中，所述的超分子氢键作用由主链骨架氢键基团形成。

在本发明的实施方式中，所述的巯基-迈克尔加成键，其选自如下结构中的至少一种：

其中，X₁、X₂各自独立选自羰基、酯基、酰胺基、硫代碳基、硫代酯基、砜基、磺酸酯基、 磷酸酯基；

其中，Y₁、Y₂各自独立选自硝基、氰基、醛基、三氟甲基；

其中，表示与聚合物链或者其他任意合适的基团/原子的连接，且其中至少一个与聚 合物链连接，优选硫原子两侧至少各一个与聚合物链连接；各个结构相同或不同；之 间成环或不成环。

在本发明的实施方式中，所述的巯基-迈克尔加成键，其由巯基与缺电子共轭烯烃或缺电 子共轭炔烃通过巯基-迈克尔加成反应获得。