[发明专利]一种基于杂化动态聚合物的吸能方法

说明书

本发明公开了一种基于杂化动态聚合物的吸能方法。所述的杂化动态聚合物同时含有有机硼酸酯键和无机硼酸酯键以及选择性存在的硼酐动态共价键或超分子氢键中的一种或多种。基于含硼动态共价键和超分子氢键的动态可逆性，以杂化动态聚合物作为吸能材料使用可以提供良好的阻尼、减震、隔音、抗冲击等功能，特别是应用于运动和日常生活与工作的身体防护、军警身体防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、电子电器产品抗冲击防护等方面。

技术领域

本发明涉及一种吸能方法，具体涉及一种基于杂化动态聚合物的吸能方法。

背景技术

在日常生活、运动、休闲娱乐、军事、警务、安保、医护、生产等活动中，人体、动物体和物品等经常受到撞击、振动、震动、爆炸、声音等物理冲击的严重影响。通过使用吸能材料进行吸能，可以起到对这类物理冲击的有效防护、缓解。这些吸能方法分为主动式吸能与被动式吸能。主动式吸能包括使用减振器等方法，被动式吸能包括使用具有吸能功能的材料等方法。用于吸能的材料主要有金属、聚合物、复合材料等材料。其中，聚合物材料的能量损耗来源主要有以下几种：1，利用聚合物在其玻璃化转变温度附近具有高损耗因子的现象吸能。这种方法由于材料处在玻璃化转变温度附近，材料的力学性能对温度变化敏感，在使用过程中材料的力学性能易随环境温度的变化而剧烈变化，给使用带来困难。2，利用共价键等化学键的断裂以及材料内部产生裂纹甚至材料整体的断裂等过程吸能。在上述各过程中，共价键的断裂与宏观的裂纹、断裂不但无法恢复，还将导致材料的力学性能降低。在一次或少数几次吸能过程后，材料必须及时替换才能维持原有的性能。3，利用形变，特别是聚合物橡胶态或粘弹态的较大形变所带来的分子链段间的内摩擦吸能。这种方法通常需要材料发生较大的形变才能产生显著的效果，而当材料发生能量高损耗的形变后，往往无法恢复到原来的形状，无法继续使用，必须被更换。

在现有技术中，用做吸能的聚合物材料常见的结构有基于上述各种能量损耗机理而设计得到的聚合物合金、聚合物互穿网络、聚合物弹性体等。这些用于吸能的结构往往是上述各机理的简单叠加，与单一的上述机理相比虽然一定程度上扩大了吸能范围提升了吸能效率，但仍然无法避免其不足。

因此，需要发展一种新的吸能方法，特别是利用引入一种新的能量吸收和损耗机理的聚合物来进行吸能，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明针对上述背景，提供了一种基于杂化动态聚合物的吸能方法，所述杂化动态聚合物同时含有有机硼酸酯键和无机硼酸酯键以及可选的有机硼酐键、无机硼酐键、有机-无机硼酐键或超分子氢键中的一种或多种，利用具有可逆性的含硼动态键和超分子氢键的断裂作为吸能的主要手段。

本发明通过如下技术方案予以实现：

一种基于杂化动态聚合物的吸能方法，提供一种杂化动态聚合物，并以其作为吸能材料进行吸能，所述的杂化动态聚合物同时含有至少一种有机硼酸酯键和至少一种无机硼酸酯键；其中所述的有机硼酸酯键含有至少一种包含式(1)所示的结构，所述的无机硼酸酯键含有至少一种包含式(2)所示的结构：

其中，X选自碳原子或硅原子；K₁、K₂各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氧原子、硫原子、硼原子、氮原子、硅原子，且K₁、K₂中至少一个选自硫原子、硼原子、氮原子、硅原子；a为与K₁、K₂相连的的数目，当K₁、K₂为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子时，a为0，不存在与硼原子连接以外的连接；当K₁、K₂为氧原子、硫原子时，a为1；当K₁、K₂为硼原子、氮原子时，a为2；当K₁、K₂为硅原子时，a为3；其中，表示为基团和连接中的至少一种；所述的有机硼酸酯键和无机硼酸酯键是杂化动态聚合物分子聚合或聚合和交联的连接点。