[發明專利]自修復聚合物

在審

• 申請號: 201110386425.7
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102558503A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: I.A.魯索
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C08G59/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

技術領域

本發明總體涉及聚合物。

背景技術

聚合物對于需要優異的強度、耐久性、溫度穩定性和化學穩定性的應用常常是有用的。然而，即使在標準使用過程中，由于凹痕、切口等原因聚合物可能損傷。這種損傷常常降低聚合物的預期使用壽命。

形狀記憶聚合物可具體用于需要在第一永久形狀與第二暫時形狀之間進行溫度依賴的，即熱激活的轉變的應用。溫度依賴的轉變通?；谛螤钣洃浘酆衔锏慕M成在特定的轉變溫度發生。

發明內容

聚合物包括環氧樹脂、第一交聯劑與第二交聯劑的反應產物。第一交聯劑與環氧樹脂反應，并具有第一分子量。第二交聯劑與環氧樹脂反應，并具有為第一分子量的至少2.5倍的第二分子量。此外，聚合物具有第一相，所述第一相具有第一玻璃化轉變溫度，在所述第一玻璃化轉變溫度下聚合物可在第一形狀與第二形狀之間轉變。第二交聯劑在所述聚合物內是可結晶的，從而具有在聚合物內可檢測的熔融溫度。

在一個變化方案中，所述聚合物包括環氧樹脂、第一胺與第二胺的反應產物，第一胺與環氧樹脂反應并具有小于或等于約250克/摩爾的第一分子量，第二胺與環氧樹脂反應并具有大于或等于約600克/摩爾的第二分子量。第二胺在聚合物內是可結晶的，從而具有在聚合物內可檢測的熔融溫度。此外，第二胺包括至少一個與環氧樹脂共價交聯的側基和至少一個在溫度大于熔融溫度時在聚合物內可移動的側基。聚合物還具有第二相，所述第二相具有低于第一玻璃化轉變溫度的第二玻璃化轉變溫度。

在另一個變化方案中，聚合物包括基于雙酚A的環氧樹脂的二縮水甘油醚、第一醚胺與第二低聚醚胺的反應產物。第一醚胺與基于雙酚A的環氧樹脂的二縮水甘油醚反應，并具有小于或等于約250克/摩爾的第一分子量。第二醚胺與基于雙酚A的環氧樹脂的二縮水甘油醚反應，并具有大于或等于約600克/摩爾的第二分子量。第二低聚醚胺具有包括環氧乙烷和環氧丙烷(環氧乙烷與環氧丙烷之比為約0.1∶1到約0.5∶1)的聚醚骨架，并在聚合物內是可結晶的，從而具有在聚合物內可檢測的熔融溫度。進一步地，第二低聚醚胺包括至少一個與基于雙酚A的環氧樹脂的二縮水甘油醚共價交聯的側基，和至少一個在溫度大于熔融溫度時在聚合物內可移動的側基。

聚合物顯示出優異的形狀記憶性能并能自修復(self-repair)。更具體地說，聚合物在升高的第一玻璃化轉變溫度下可在第一形狀與第二形狀之間轉變，并能在加熱到第一玻璃化轉變溫度之上的溫度時修復劃痕(scratch)和壓痕(indentation)。進一步地，聚合物具有優異的強度、變形性、熱和化學穩定性、以及形狀記憶性能。

結合附圖從以下實現本發明的最佳方式的詳細描述，本發明的以上特征和優點以及其它特征和優點易于明晰。

附圖說明

圖1是聚合物的示意圖，其中所述聚合物可在第一形狀與第二形狀之間轉變；

圖2是圖1的聚合物的各種平衡力學性質之間的代表性關系的圖示；

圖3A是包括第二交聯劑的單相聚合物的掃描電鏡照片，所述第二交聯劑具有約2,000克/摩爾的分子量和大于1∶1的環氧乙烷與環氧丙烷之比；

圖3B是圖1的聚合物的掃描電鏡照片，其中所述聚合物是雙相的并包括第二交聯劑，所述第二交聯劑具有約2000克/摩爾的分子量和低于1∶1的環氧乙烷與環氧丙烷之比；

圖4A是實施例1的聚合物的圖像，其中所述聚合物的表面定義了劃痕和壓痕；

圖4B是圖4A的聚合物在加熱到所述聚合物的轉變溫度之上后的圖像；

圖5A是實施例13的聚合物的圖像，其中所述聚合物的表面定義了劃痕和壓痕；和

圖5B是圖5A的聚合物在該聚合物加熱到高于所述聚合物的轉變溫度后的圖像。

具體實施方式

參考附圖，其中相同的附圖標記指代相同的元件，聚合物通常以圖1中的10表示。如以下更詳細闡述的，聚合物10可以用于各種應用，例如要求材料具有形狀記憶性能(如在升高溫度下的變形性)和自修復性能(如修復劃痕和壓痕的能力)的結構應用。例如，聚合物10可以用于在可能期望轉變溫度升高時需要優異的自修復和變形性的機動車輛、航空航天、機器人、建筑和其它運輸和工業應用。