[发明专利]一种偶氮苯聚合物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种偶氮苯聚合物材料，具有式Ⅰ所示结构。所述偶氮苯聚合物能够在光诱导下异构化，玻璃化转变温度改变，可于室温下产生可逆固‑液转变，具有可重复自修复和表面修复作用。同时，反式偶氮苯聚合物为固体，具有很强的粘附性，能承受载荷，相反，顺式偶氮苯聚合物为液体，具有弱的粘附性，即光异构化可引起负载下降。因此，本发明提供的偶氮苯聚合物可作为光响应自修复材料和光控可逆粘合剂，可解决常规热塑性高分子材料在塑料，涂层的重塑、损伤修复，和胶粘剂的分离、再循环与修复粘附表面等方面存在的问题。

技术领域

本发明涉及光响应聚合物材料技术领域，尤其涉及一种偶氮苯聚合物材料及其制备方法和应用。

背景技术

玻璃化转变温度是非晶态高分子材料的固有性质，它是高分子材料玻璃态和高弹态的分界温度区间。玻璃化转变温度的大小直接影响到材料的使用性能和工艺性能。对于一般的热塑性高分子材料，如一些塑料、涂料和热塑性胶粘剂，在其成型、涂覆和粘合前，均需要加热至玻璃化转变温度以上进入流体状态，再冷却成型。而若是塑料、涂层产生损伤，或是需要将胶粘材料进行分离，目前有两种传统方法：一是再加热塑化成型，该方法成本高且能耗较大；二是常温下使用塑化溶剂，该方法处理价格高且污染环境。

因此，若能通过对外界因素进行响应，使高分子材料在常温下实现可逆的固-液转变，就显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种偶氮苯聚合物材料及其制备方法和应用，可于室温下产生可逆固-液转变，具有光照可重复修复作用，并且具有适合于实用的很短的固液转变时间。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种偶氮苯聚合物材料，其特征在于，具有式Ⅰ所示结构：

其中，R₁为十烷基，本发明记为聚合物A；

或者R₁为十六烷基，本发明记为聚合物B；

n为4～500，更优选为20～50。

重复结构单元的化学结构对于聚合物性能有很大影响。R₁链的长短以及酰氧键与偶氮苯基团间间隔基的数目会直接影响聚合物是否具有光致固液转变现象和固液转变速率的快慢，且这种影响没有规律可循。例如，当间隔基数目过小(如取0，2)或过大(如取20)时，聚合物将失去光致可逆固-液转变的性能；而当R₁链过短时，聚合物的固-液转变速度较慢，会导致实际应用不方便。因此，本发明通过化学结构设计，得到了两种具有快速光修复和可逆粘合性质的偶氮苯聚合物材料。本发明提供的上述偶氮苯聚合物材料具有顺式和反式两种构型，分别如式Ⅰ-(Z)、式Ⅰ-(E)所示：

其中，顺式构型式Ⅰ-(Z)聚合物为液态，反式构型式Ⅰ-(E)聚合物为固态，在光诱导的条件下，上述聚合物能够发生异构化，如在紫外光照射下，可以发生反式向顺式的转化，发生固-液转化；在可见光照射下，可以发生顺式向反式的转化，发生液-固转化；由此实现自我修复。

同时，经研究发现，上述反式的偶氮苯聚合物具有很强的粘附性，能承受载荷，实现基材的粘合，顺式的偶氮苯聚合物粘附性则较弱，通过紫外光照射反式聚合物固体，可实现基材的分离，可见光照射顺式的聚合物液体，可使基材再次粘合，实现可逆粘合。

上述顺-反式的转化以及相态的转化具体如附图1所示。

本发明提供了上述偶氮苯聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：

A)式Ⅰ-a所示的芳胺化合物进行偶氮反应，得到式Ⅰ-b所示化合物；

B)式Ⅰ-b所示化合物与式Ⅰ-c所示卤代醇进行反应，得到式Ⅰ-d所示化合物；