[发明专利]自愈合聚合物

说明书

本发明题为“自愈合聚合物”。本文描述了自愈合聚合物，这些自愈合聚合物包括基体聚合物和在压力下设置在该基体聚合物中的至少一种愈合剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月30日提交的美国临时专利申请序列号63/002,140和于2020年2月15日提交的印度临时专利申请No.202011006625的优先权，这些专利申请的全部内容据此以引用方式并入。

技术领域

本公开整体涉及自愈合聚合物，并且更具体地涉及在危险环境中使用的自愈合聚合物。

背景技术

户外电气产品一直暴露于极其恶劣的环境，诸如-50℃至65℃范围内的温度和超过100℃的工作温度，同时持续暴露于紫外线辐射、雨、盐、雾、湿气、降雪、臭氧、热循环、腐蚀性化学品等恶劣环境中。在诸如照明、配电和控制之类的电气设备和应用中，用于这些应用的照明系统的可靠性是至关重要的。遗憾的是，许多环境(包括但不限于危险环境)的特性(例如，湿度、极端温度、腐蚀性气体)可使灯具的一个或多个部件更快出现故障。此外，当这些照明结构受到损坏时，身处此类环境中的人员的健康和安全可能存在风险。

热塑性聚合物必须能够经受多种条件，尤其是当用于户外产品和危险环境中时。然而，热塑性聚合物易受开裂和分层的影响，而开裂和分层可能难以用简单的方法进行检测和修复。为了解决对危险环境中的耐用产品的需求，诸如散热器和外罩的部件结合了更大、更复杂的构造，而这些构造一旦受到损坏(诸如由于微损坏)，通常就必须被丢弃。然而，这会造成材料浪费大、消费者成本高以及对环境产生负面影响。

发明内容

在一个方面，自愈合聚合物通常包括基体聚合物和设置在该基体聚合物中的至少一种愈合剂。用于保持所述至少一种愈合剂的容器位于该基体聚合物中。在压力下将该愈合剂设置在该基体聚合物中。

在另一方面，制备自愈合聚合物的方法通常包括：形成基体聚合物，3D打印牺牲网络，将所述牺牲网络嵌入所述基体聚合物中，从所述基体聚合物去除所述牺牲网络以在所述基体聚合物中形成脉管网络，以用于在所述基体聚合物中储存愈合剂。

在又一方面，制备自愈合聚合物的方法通常包括：3D打印基体聚合物，以及同时在该基体聚合物中3D打印脉管网络，以用于在该基体聚合物中储存愈合剂。

在再一方面，自愈合聚合物通常包括基体聚合物和设置在该基体聚合物中的至少一种愈合剂。基体聚合物中的脉管系统将至少一种愈合剂保持在该基体聚合物中。脉管系统无规地分散在整个基体聚合物中。

在又一方面，防爆外罩通常包括由基体聚合物材料形成的外壳。至少一种愈合剂设置在该基体聚合物材料中，以用于将该聚合物材料构造为自愈合的。

附图说明

本文参考附图描述了本发明所公开的自愈合聚合物的各种实施方案，其中：

图1为自愈合聚合物的实施方案的图示；并且

图2为自愈合聚合物的另一实施方案的图示。

具体实施方式

在一个方面，本公开涉及其中储存有愈合剂(例如，化学物质)的聚合物材料。这些愈合剂可流到聚合物材料的开裂表面上和/或流入该聚合物材料的开裂表面中，以愈合开裂表面并恢复该聚合物的材料的完整性，从而恢复总体结构。使用这种自愈合技术，可保护聚合物材料免于微损坏诸如开裂、划痕、分层、纤维脱粘等，否则可能需要丢弃该材料。由于响应于由损坏事件引起的能量输入而打开的可用可逆键，愈合过程发生，从而允许聚合物的局部暂时移动性。因此，聚合物能够在损坏部位桥接镜平面，从而引起化学或物理粘结强度的恢复过程。将聚合物构造成具有这些自愈合特性为这些聚合物提供了将物理能量(例如，划痕)转化成化学和/或物理响应(例如，反应)以愈合材料所受的损坏的能力。因此，导致聚合物损坏的外部刺激使得该聚合物响应并恢复初始材料特性。