[发明专利]一种冲击硬化材料及其制备方法

说明书

本发明将具有式(I)所示结构的主链低聚物、扩链剂和含硼化合物混合，进行反应，得到第一重聚合物体系。本发明还采用了具有式(II)所示结构的支链低聚物，支链低聚物和化学交联剂反应得到支化及交联结构，形成第二重网络。本发明利用第一重聚合物体系提供应力响应特性，进而引入第二重交联网络赋予材料尺寸稳定性和较优的机械性能。催化剂的作用是可以使第二部反应过程中所加入的支化聚合物链同交联剂之间发生基团反应，从而得到恒定交联结构。这种互穿的结构可以提升材料弹性模量和尺寸稳定性。因此，制备的冲击硬化材料具有较优的自身稳定性和机械强度，同时，还具有较优的冲击硬化性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种冲击硬化材料及其制备方法。

背景技术

智能化防护材料可以在平常呈现柔软、轻质的自然状态，但是，在遭受外力作用时，会迅速变硬，同时吸收大量能量，从而实现对外力受体的高效防护，因此，智能化防护材料一直是人们关注的焦点。从无机刚性材料(如水泥、金属材料等)，到高强度高分子纤维(如超高分子量聚乙烯、凯夫勒纤维等)、多孔泡沫材料及阻尼材料(如聚氨酯、交联橡胶等)，智能化防护材料在防护领域为人类作出了巨大贡献。2005年，美国陆军实验室推出采用剪切增稠流体技术(Shear-Thickening Fluid,STF)制造的“液体盔甲”，首次将理想的智能防护材料变为现实。STF技术利用分散在流体相内的无机纳米粒子在外力剪切作用下产生聚集，导致流体粘度突然增大，实现了对外力受体的有效防护。

冲击硬化材料(Impact Hardening Polymer,IHP)是近年来快速发展的一类新型智能材料，包括美国道康宁公司的涨流材料(Dilatant materials)、英国的Armourgel材料和D3O材料、美国的G-Form材料等都是依赖材料结构设计所提供的冲击硬化性质来赋予防护材料智能响应特性。以IHP的变频剪切流变性能为例，在低剪切条件下，材料呈现极低的弹性模量，而在特定剪切频率范围下，材料模量迅速上升几个数量级，从而赋予材料冲击硬化的特性。

在防护材料的众多性能之中，外力敏感性和材料能量吸收效率的提升，要求材料具有明显的粘性特质，这会使材料强度较低、成型性较差。因此具有高外力敏感性的智能防护材料在应用上的主要技术问题就是众多应用性能与自身形状稳定性和机械强度间的矛盾平衡问题。

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冲击硬化材料及其制备方法，本发明制备的冲击硬化材料具有较优的自身稳定性和机械强度，同时，还具有较优的冲击硬化性能。

本发明提供了一种冲击硬化材料的制备方法，包括：

A)将具有式(I)所示结构的主链低聚物、扩链剂和含硼化合物混合，进行反应，得到初反应体系；

其中，R₁和R₂独立地选自-H、羟基、乙烯基或氨基；

R₃选自-H、烷基、乙烯基、酯基或苄基；

n为40～2800；

B)将所述初反应体系、具有式(II)所示结构的支链低聚物、化学交联剂和催化剂混合，进行反应，得到冲击硬化材料；

其中，R₄选自-H、羟基或乙烯基；

R₅为烷基；

R₆选自烷基或苄基；

n为3～280；

所述催化剂选自(1,5-环辛二烯)二氯化铂、四氯金酸钠、双环辛烯氯化铑二聚体中的一种。