[发明专利]一种高强、自感应超支化粘结材料及其绿色制备方法以及应用

说明书

本发明提供了一种高强、自感应超支化粘结材料的制备方法。本发明的制备方法利用离子键、氢键等非共价键协同作用赋予该超支化结构材料高强、高粘和自感应性能，对包括玻璃、金属、塑料、陶瓷等多种材料在内被粘物均表现出良好粘结能力，拉伸强度可达5MPa以上。本发明的端部离子化超分子结构材料，从水环境中反应制备得到，制备过程绿色环保无污染，对环境保护和碳中和具有非常重要的意义。且本发明的高强、自感应超支化粘结材料在干燥环境和潮湿环境中均表现出良好的粘结能力。本发明的端部离子化超分子结构材料可以探测感知不同类型的应力状态，且均表现出灵敏的感应能力，压力响应时间在100毫秒以内，实现了粘结材料的自感应功能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高强、自感应超支化粘结材料及其绿色制备方法以及应用。

背景技术

粘结材料在工程领域具有非常重要的地位，如何提高粘结材料与被粘物之间的界面结合强度是各方关注的重要课题。通过化学交联提高界面结合强度是一种通用方法，然而化学交联后一旦出现缺陷将对界面结合强度造成致命损伤，因此对工艺要求严格，且对粘结材料的回收带来挑战。在线性分子中引入极性基团或添加含有极性基团的填料，可以有效解决上述问题，但线性分子间容易发生滑移，界面结合强度较弱。更重要地，现有粘结材料在制备和使用过程中多选用有机溶剂作为稀释剂，对环境造成一定污染。部分在水相中制备得到的粘结材料则只能用于干燥环境，大大限制了其使用范围。此外，现有粘结材料只能被动粘结，而无法主动检测所承受的应力状态，导致其服役状态和瞬时强度无法实时输出。

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高强、自感应超支化粘结材料及其绿色制备方法以及应用，本发明提供的超支化粘结材料不仅具有高粘结强度，还可以对界面处所承受的应力进行自感应，实时更新服役状态，其制备和使用过程无需有机溶剂，在干燥环境和潮湿环境中均可使用且可回收，对碳中和和环境保护具有非常重要的意义。

本发明提供了一种高强、自感应超支化粘结材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将二伯胺类单体和双丙烯酰胺类单体溶解于甲醇水溶液中，进行反应，得到超支化粘结材料内核；

B)将所述超支化粘结材料内核与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行反应，得到端部离子化的超支化结构材料；

C)将所述端部离子化的超支化结构材料与水溶性有机离子盐进行离子置换，得到超支化粘结材料。

优选的，所述二伯胺类单体选自聚醚胺D2000、聚醚胺D400、聚醚胺D230、乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-已二胺、1,8-辛二胺、萘乙二胺、月桂胺二亚丙基二胺、4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺、四甲基乙二胺、N,N’-二甲基乙二胺、N,N’-二叔丁基乙二胺、N,N’-二异丙基乙二胺、芴二胺、N,N’-二胺乙基-1,3-丙二胺、2,2’-二吡啶-6,6’-二胺、十二烷二胺中任意一种或多种任意比例的混合物。

优选的，所述双丙烯酰胺类单体选自N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、双丙烯酰胺、N,N’-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、酒石酸双丙烯酰胺、N,N’-乙烯基双丙烯酰胺、六亚甲基双丙烯酰胺中任意一种或多种任意比例的混合物。

优选的，所述二伯胺类单体与双丙烯酰胺类单体的摩尔比为1:0.5～4；

所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与所述二伯胺类单体的摩尔比为2:0.4～4；

所述水溶性有机离子盐与所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的摩尔比例为1:0.2～2。

优选的，步骤A)的反应温度为10～50℃，时间12～48h。