[发明专利]一种物理分相动态聚合物及其应用

说明书

本发明公开了一种物理分相动态聚合物，其含有嵌段聚合物分子，所述嵌段聚合物分子含有至少两个硬段且硬段相互之间通过至少一个软段相连接以在嵌段聚合物分子中形成硬段‑软段‑硬段的结构；硬段之间相互混合和/或各自独立地可形成结晶相和/或与软段不相容的相，以形成基于硬段的分相物理交联点；所述嵌段聚合物分子的各软段均为无定型态，且其中至少一个软段中含有至少一种配体基团，其与金属中心形成动态性金属‑配体作用；且所述嵌段聚合物分子的软段中不含有仲胺基或包含仲胺基的氢键供体基团；所述动态聚合物具有形状记忆功能、自修复功能以及超韧性，在生物医用材料、军事、航空航天、能源、建筑等领域具有广泛的用途。

技术领域

本发明涉及一种智能材料，具体涉及一种含有物理分相交联和动态超分子作用动态聚合物。

背景技术

交联是聚合物形成三维网络结构以达到提高聚合物弹性、热稳定性和力学性能等效果的通用方法。交联可以是化学(共价)交联或者是物理(非共价/超分子)交联。物理交联由于特别有助于提升聚合物的加工性能等，因此成为聚合物发展的一个方向。但是，当仅仅采用如相分离或结晶等传统的物理交联时，如果交联密度较低(交联点之间的链较长/交联点官能度较低)，则往往交联聚合物比较柔软，力学性能不佳；而如果交联密度较高(交联点之间的链较长/交联点官能度较高)，则往往导致交联聚合物硬而脆，易断裂从而导致材料失效，并且在材料的工作温度下，一旦失效后，必须被替换，无法重复使用；而且为了保持材料的稳定性，物理交联的解交联温度需高于材料的工作温度，使物理交联在材料的工作温度下缺乏动态性。

因此，需要发展一种新型的动态聚合物，使得体系既能够具有尺寸稳定性，又有良好的力学性能、自修复性和优异的动态性，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，为了使聚合物获得足够的韧性、具备自修复性和动态性，本发明提供了一种物理分相动态聚合物。为此，我们在动态聚合物中包含具有硬段-软段-硬段结构的嵌段聚合物分子，并且引入具有动态性的金属-配体作用。聚合物分子硬段形成的分相物理交联可维持动态聚合物的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性等，而引入的具有动态性的金属-配体作用可以进一步提高交联密度，增强其稳定性和力学性能；同时具有动态性的金属-配体作用的可断裂和再形成弥补了使用温度下基于结晶/相分离的物理交联缺乏的动态性，使得聚合物本身具有一定的自修复性和良好的韧性。

本发明可通过如下技术方案予以实现：

一种物理分相动态聚合物，所述的动态聚合物含有同时具有硬段和软段的嵌段聚合物分子，所述的嵌段聚合物分子含有至少两个硬段且硬段相互之间通过至少一个软段相连接以在嵌段聚合物分子中形成硬段-软段-硬段的结构；硬段之间相互混合或各自独立或既部分相互混合又部分各自独立地形成结晶相或与软段不相容的相或既有结晶相又有与软段不相容的相，以形成基于硬段的分相物理交联或交联和聚合；所述嵌段聚合物分子的各软段为无定型态，且其中至少一个软段中含有至少一种配体基团，其与金属中心形成动态性金属-配体作用；其中，所述嵌段聚合物分子的软段中不含有仲胺基或包含仲胺基的氢键供体基团。

在本发明的一种实施方式中，所述的动态聚合物所含有的同时具有硬段A和软段B的嵌段聚合物分子具有下各式中所述结构的一种或任几种的组合：

其中，式(1A)为直链结构，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于1；

式(1B)为直链结构，且两端段为硬段，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；

式(1C)为直链结构，且两端段为软段，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于大于等于1；