[发明专利]热固性高分子材料的加工方法及热固性高分子复合材料

说明书

本发明公开了一种热固性高分子材料的加工方法，包括：提供热固性高分子材料和与热固性高分子材料的待加工部位复合的磁性纳米粒子，待加工部位具有交联网络，交联网络含有动态共价键，磁性纳米粒子掺杂在交联网络中；对待加工部位施加交变磁场，并对待加工部位的温度进行监测；调节交变磁场的磁场强度，使待加工部位的温度达到动态共价键交换反应发生温度，从而使待加工部位发生动态共价键交换反应，形成新的交联网络；以及撤去交变磁场。本发明还公开了一种热固性高分子复合材料，包括热固性高分子材料和磁性纳米粒子，热固性高分子材料具有待加工部位，待加工部位具有交联网络，交联网络含有动态共价键，磁性纳米粒子掺杂在交联网络中。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种热固性高分子材料的加工方法及热固性高分子复合材料。

背景技术

高分子材料可以简单分为热固性高分子和热塑性高分子两种。热塑性高分子可反复加工和塑形，但其热力学性能较差。而热固性高分子刚好相反，其力学强度较高、耐压耐热性较好，但由于热固性材料是三维交联网络，具有不熔不溶的性质，一旦加工成型后就不能再加工和重塑形。因此，当热固性材料老化、损坏时，即成废弃物，这不仅造成资源的浪费，废弃物处理还带来污染环境等问题。若热固性材料能具有热塑性材料的可再加工性能，则材料能反复利用，有望避免资源浪费和环境污染等问题。

近些年来，研究者将动态共价键引入到环氧树脂中，利用交联网络中动态酯键在高温下发生快速的酯交换反应而使网络拓扑结构重排，首次实现了热固性材料在成型后的再加工性能。多种刺激源可以引发动态共价键的交换反应，比如光、溶剂、PH等。溶剂、PH作为刺激源使用，动态共价键交换反应停止时需要将溶剂等刺激源从热固性材料中去除，不能实现动态共价键交换反应的灵活引发和停止。由于光的穿透能力较弱，光作为刺激源使用时只能照射在加工材料的表面，很难穿透到材料内部。因此，现有的针对动态共价键的加工过程过于复杂，并且调控灵活性不够。

发明内容

基于此，有必要提供一种灵活、准确调控的热固性高分子材料的加工方法及热固性高分子复合材料。

一种热固性高分子材料的加工方法，包括以下步骤：

提供热固性高分子材料和与所述热固性高分子材料的待加工部位复合的磁性纳米粒子，所述热固性高分子材料的所述待加工部位具有交联网络，所述交联网络含有动态共价键，所述磁性纳米粒子掺杂在所述交联网络中；

对所述待加工部位施加交变磁场，并对所述待加工部位的表面温度进行监测；

调节所述交变磁场的磁场强度，使所述待加工部位的表面温度达到所述动态共价键交换反应发生温度，从而使所述待加工部位发生动态共价键交换反应，形成新的交联网络；以及

撤去所述交变磁场，实现所述热固性高分子材料的加工。

在其中一个实施例中，所述加工为重塑型，所述待加工部位为待形变的部位，所述对所述待加工部位施加交变磁场的步骤前，还包括：对所述待加工部位施加力的作用，使所述待加工部位产生预期形变。

在其中一个实施例中，所述加工为损伤后愈合，所述待加工部位为损伤部位。

在其中一个实施例中，所述加工为焊接，所述提供热固性高分子材料包括：

提供第一热固性高分子材料和与所述第一热固性高分子材料的第一焊接部位复合的第一磁性纳米粒子，所述第一热固性高分子材料的所述第一焊接部位具有第一交联网络，所述第一交联网络含有第一动态共价键，所述第一磁性纳米粒子掺杂在所述第一交联网络中；

提供第二热固性高分子材料和与所述第二热固性高分子材料的第二焊接部位复合的第二磁性纳米粒子，所述第二热固性高分子材料的所述第二焊接部位具有第二交联网络，所述第二交联网络含有第二动态共价键，所述第二磁性纳米粒子掺杂在所述第二交联网络中，所述第一动态共价键和所述第二动态共价键为同种动态共价键；