[发明专利]一种含有类共轭、刚性结构的Vitrimer的制备方法

说明书

本发明涉及一种含有类共轭、刚性结构的Vitrimer的制备方法，通过引入含芳香结构的单体，克服了传统基于亚胺胺交换的Vitrimers玻璃化转变温度低、热稳定性能差、力学性能差以及毒性高等缺点。具体涉及以芳香族二醛、芳香族二胺为反应单体，以三胺为交联剂，通过亚胺胺交换反应得到Vitrimer薄膜。本发明引入芳香族二胺制备Vitrimers。将芳香族二胺作为反应单体，不仅给材料引入刚性结构，而且形成更大的类共轭体系，进而提高其玻璃化转变温度、热稳定性能和力学性能。相对传统的脂肪族二胺作为固化剂，芳香族二胺的毒性较低，是一种绿色、环保的制备方法。

技术领域

本发明属于Vitrimer的制备方法，涉及一种含有类共轭、刚性结构的Vitrimer的制备方法。

背景技术

热固性聚合物的特点在于机械强度大，热稳定性好以及耐化学性强，但是其最大的缺点在于固化后不能再进行加工和回收。热塑性聚合物虽然可以通过加热重新对其进行加工，然而受限于强度低，高温下结构稳定性差以及耐磨损和耐溶剂性差。因此制备一种兼具热固性聚合物和热塑性聚合物优点的材料得到了广泛的关注和研究。为了实现上述目标，将可逆或者交换键引入聚合物网络结构是一种非常重要的方法。Vitrimers是一种在高温下可以重新加工但不熔融，同时也不溶于溶剂的共价交联的聚合物网络。目前Vitrimers的制备主要是基于酯交换反应、插烯酯的胺交换反应、双硫交换反应和烯烃交换反应等。但是这些方法存在一些不足，即在重新加工或者回收材料时需要极高的温度或者需要适合的催化剂。亚胺的胺交换反应(亚胺缩合/水解和亚胺交换)可以在较低温度且不需要催化剂的条件下发生，因此被引入聚合物中来克服上述缺点。然而大多数基于亚胺胺交换反应的Vitrimers由于以脂肪族二胺作为反应单体和固化剂，因此所形成的聚合物材料呈现出玻璃化转变温度低、热稳定性能差，力学性能差以及毒性高等缺点。为了解决上述问题，向体系中引入合适的反应单体有望解决传统制备方法存在的缺点和不足。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种含有类共轭、刚性结构的Vitrimer的制备方法，通过引入芳香族二胺，提出了一种简单、环保、高效的基于亚胺胺交换的Vitrimer的制备方法。

技术方案

一种含有类共轭、刚性结构的Vitrimer的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将二氯甲烷、乙酸乙酯和无水乙醇按1:1:8的体积比混合后得到反应溶剂；

步骤2：将反应溶剂与1-2mol的芳香二醛混合，磁力搅拌20～30min，得到无色透明液体；

步骤3：向0.2-0.4mol的作为固化剂的含有苯环的二胺和0.4-0.5mol的作为交联剂的三胺的混合溶液中加入3mL的无水乙醇，搅拌得到均匀无色的溶液；

步骤4：将步骤2所得的无色透明液体倒入步骤3所得的溶液中，搅拌后放置在通风橱中室温反应20-24h，即得到黄色透明薄膜；

步骤5：将所得的黄色透明薄膜移入烘箱中，并在85-100℃下干燥24h，然后在105-120℃下后固化30-60min。

所述芳香二醛是对苯二甲醛。

所述含有苯环的二胺是间苯二甲胺、间苯二甲胺二聚体或苯胺三聚体中的一种或者几种的任意比混合。

所述的作为交联剂的三胺是三(2-氨基乙基)胺。

有益效果

本发明提出的一种含有类共轭、刚性结构的Vitrimer的制备方法，通过引入含芳香结构的单体，克服了传统基于亚胺胺交换的Vitrimers玻璃化转变温度低、热稳定性能差、力学性能差以及毒性高等缺点。具体涉及以芳香族二醛、芳香族二胺为反应单体，以三胺为交联剂，通过亚胺胺交换反应得到Vitrimer薄膜。