[发明专利]一种通过动态键含量调控类玻璃高分子材料应力松弛和再加工成型温度的方法

说明书

本发明提出一种通过动态键含量来调控类玻璃高分子材料应力松弛和其再加工成型温度的方法。类玻璃高分子(vitrimer)是一类新型交联聚合物材料，该材料利用交联网络中可交换动态键的可逆反应，能够实现材料的应力松弛和再加工成型，并保持交联网络的完整性。本发明通过提高类玻璃高分子材料的交联网络中可交换动态键的含量，加快聚合物的应力松弛并降低其再加工成型温度；通过降低交联网络中可交换动态键的含量，减缓聚合物的应力松弛，提高其再加工成型温度，从而实现利用动态键的含量对类玻璃高分子材料的应力松弛和再加工成型温度进行调控。本发明的提出将为类玻璃高分子应力松弛和再加工成型等性能的调控提供新途径，并推进该类材料的实际应用。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，一种通过动态键含量调控类玻璃高分子材料应力松弛和再加工成型温度的方法。

背景技术

热固性聚合物(比如环氧聚合物)因为出色的机械性能，优异的结构稳定性和良好耐溶剂性而得到广泛的应用，在航空航天，轨道交通，电子元件和生物器件等领域占据着难以取代的重要地位。然而热固性聚合物因为其三维交联网络结构，面对外部应变难以释放应力，同时也无法再加工成型，无法像热塑性聚合物或金属一样实现再加工循环利用。因此，如何实现热固性聚合物的应力松弛和再加工成型仍然是一大难题。

类玻璃高分子(vitrimer)作为一种新型高分子材料，兼顾了热固性聚合物的结构稳定性和热塑性聚合物的应力松弛和可再加工成型的特点。该高分子材料在高温下利用交联网络中动态键的可逆反应实现交联位点的交换，从而实现聚合物链段的重排和热固性聚合物网络的应力松弛和再加工成型。其中，类玻璃高分子材料的应力松弛行为和再加工成型温度对该材料的应用至关重要。目前，调控类玻璃高分子材料的应力松弛行为和再加工成型温度的研究还比较少，主要通过改变催化剂的种类和含量来调控。比如，通过改变酯键催化剂的种类和含量，能够实现类玻璃环氧高分子的应力松弛行为和再加工成型温度(ACSMacro Letters,1(7):789-792)。本发明提出的一种通过动态键含量调控类玻璃高分子材料应力松弛和再加工成型温度的方法将为类玻璃高分子材料应力松弛和再加工成型温度的调控提供新的方法，进一步拓宽该材料的可设计性和实用性，推进类玻璃高分子材料的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过动态键含量调控类玻璃高分子材料应力松弛和再加工成型温度的方法，通过在类玻璃高分子的交联网络中引入不同含量的可交换动态键，实现其应力松弛过程和再加工成型温度的调节。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种通过动态键含量调控类玻璃高分子材料应力松弛和再加工成型温度的方法，包括以下步骤；

在类玻璃高分子材料的交联网络中引入不同含量的可交换动态键，实现其应力松弛过程和再加工成型温度的调节；

控制类玻璃高分子的交联网络中的可交换动态键的含量是通过改变聚合物反应单体或固化剂中的动态单元的比例来控制的。

在其中一个实施例中，通过提高类玻璃高分子材料的交联网络中可交换动态键的含量，加快聚合物的应力松弛并降低其再加工成型温度。

在其中一个实施例中，通过降低类玻璃高分子材料的交联网络中可交换动态键的含量，减缓聚合物的应力松弛并提高其再加工成型温度。

在其中一个实施例中，所述的可交换动态键包括羧酸酯键、乙烯氨酯键、苯硼酸酯键、硅氧键、二硫键、芳香二硫键、可交换的烷基和烯烃等任意能够发生可交换反应的动态共价键和动态非共价键。

在其中一个实施例中，所述的类玻璃高分子包括类玻璃聚氨酯、类玻璃环氧、类玻璃有机硅、类玻璃聚酰亚胺和类玻璃酚醛树脂等能够通过动态键交换反应实现应力松弛和再加工成型的类玻璃高分子。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：