[发明专利]一种室温自修复水塑性薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种室温自修复水塑性薄膜材料及其制备方法，室温自修复水塑性薄膜材料的结构通式为：其中，m，n为正整数，且10≤m≤1000，10≤n≤1000，m:n＝5:1～30:1；R₁为：‑COOH，‑CH₂CH₂OH，‑CH₂CH₂CH₂OH中的任意一种；R₂为：‑COOH或‑CH₂OCH₂COOH中的任意一种。该薄膜材料在干态下具有较好的机械性能，由于结构中的动态硼酸酯键，即使薄膜材料表面出现划痕，在室温下放置0.5h左右即可自修复；同时，由于该薄膜材料中富含亲水性的基团，遇水后可变为任意形状，具有优异的可塑性；此外，该薄膜材料在热水中搅拌后可解构为溶液，从而实现回收再利用，符合可持续发展的要求。

技术领域

本发明涉及一种室温自修复水塑性薄膜材料及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

塑料由于重量轻、成本低，在我们的日常生活中被广泛使用，对塑料的需求量仍在以惊人的速度增长。然而，塑料的不可降解性导致环境问题变得越来越严重。全球每年有5100～8800万吨塑料废弃物在环境中堆积，其中只有约2％的塑料废弃物被回收利用，剩余的塑料废弃物通过填埋或者焚烧处理，但前者会污染土壤，后者会产生消耗臭氧层的有毒物质。因此，世界各国出台相关政策严格限制塑料的生产及使用，可循环的塑料替代品成为世界范围内的研究重点之一。且传统塑料加工成型时通常需要苛刻的条件(＞200℃)、复杂的工序和高能耗。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可回收使用的薄膜材料，该薄膜材料可构建独特复杂的形状，且具有室温下自修复、水塑性、回收过程简单高效等优点。

本发明的目的之二在于提供该薄膜材料的制备方法，该制备方法工艺简单且适合大规模工业化生产。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种室温自修复水塑性薄膜材料，其结构通式为：

其中，m和n均为正整数，且10≤m≤1000，10≤n≤1000，m:n＝5:1～30:1；

R₁为：-COOH，-CH₂CH₂OH或-CH₂CH₂CH₂OH中的任意一种；

R₂为：-COOH或-CH₂OCH₂COOH。

上述室温自修复水塑性薄膜材料，在干态下具有优异的机械性能；由于动态硼酸酯键的作用，即使薄膜材料表面出现划痕，在室温下放置0.5h左右即可自修复；同时，由于薄膜材料富含亲水性的基团，遇水30min左右变软可塑，干燥后保持形状并恢复高强度；此外，该薄膜材料在水中加热至60～80℃，搅拌20～40min后可解构为溶液，实现回收再利用。

上述室温自修复水塑性薄膜材料，可构建独特复杂的形状，以替代部分塑料和石膏制品。

上述室温自修复水塑性薄膜材料由含有多巴胺结构的无规共聚物交联而成。

为了方便操作，上述室温自修复水塑性薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：

a、由盐酸多巴胺、三乙胺和甲基丙烯基单体反应，制得多巴胺甲基丙烯酰胺：

b、由步骤a得到的多巴胺甲基丙烯酰胺、丙烯酸基单体和偶氮二异丁腈反应，制得含有多巴胺结构的无规共聚物：

c、由步骤b得到的含有多巴胺结构的无规共聚物交联，制得室温自修复水塑性薄膜材料。