[發明專利]一種非共價交聯結構的動態聚合物及其應用

有效

• 申請號: 201610813609.X
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN107805309B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 翁秋梅
• 主分類號: C08G79/08
• 分類號: C08G79/08;C08G73/06;C08G75/045;C08G18/38;C08G18/50;C08G18/66;C08G18/76;D06M15/687;C08L85/04;C08L75/08;C08L81/02;C09D185/04;C09J185/04;C09J
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本發明公開了一種非共價交聯結構的動態聚合物，其在聚合物鏈骨架上含有有機硼酸硅酯鍵；其中，所述的有機硼酸硅酯鍵作為動態聚合物的聚合鏈接點而存在，是形成或維持動態聚合物結構的必要條件。所述的動態聚合物能夠憑借有機硼酸硅酯鍵所具有的強動態可逆性，具有能量耗散性，并體現出刺激響應性、自修復性等功能特性，在運動防護、功能涂層、仿生材料等領域有著廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及智能聚合物領域，具體涉及一種由動態可逆共價鍵構成的非共價交聯結構的動態聚合物。

背景技術

動態化學是結合了超分子化學和共價化學中的動態共價化學而發展起來的交叉學科。傳統的分子化學關注的是穩定的共價相互作用，而動態化學關注的則是一些相對較弱的非共價相互作用和可逆共價鍵。在這其中，超分子化學是基于非共價的分子間的相互作用，這些非共價相互作用與傳統共價鍵相比，鍵能較弱，受熱力學影響較大，所形成的超分子結構在某種程度上而言并不是一個動力學穩定的體系。而對于動態共價化學而言，其具有一些類似超分子化學的特征，在適宜的條件下才可以發生可逆的共價鍵“斷裂”和“形成”；而相比于超分子化學，動態共價化學中的動態共價鍵的鍵能往往大于超分子作用力，甚至與非動態的共價鍵相近，但是由于動態共價鍵與超分子作用力本質上的差別，動態共價鍵的動態性質在動態性本身及其觸發條件(響應條件)等方面則與超分子作用力有著很大的不同。動態共價鍵良好地結合了類似超分子非共價相互作用的可逆性與共價鍵的穩固性，同時又帶有特征的其他動態性和觸發條件，使得其得到了廣泛的應用，在構筑功能分子和材料、開發化學傳感器、調控生物分子、控制智能分子開關和機器等方面表現出了重要作用。

動態聚合物則是由動態化學鍵鏈接形成的一類新穎的聚合物體系。根據鏈接動態聚合物的動態化學鍵的不同，動態聚合物可以分為基于超分子作用力的物理型動態聚合物和基于動態共價鍵的共價型動態聚合物。由動態可逆共價鍵構造的共價型動態聚合物，由于動態可逆共價鍵所具有的特殊性質，也具有顯著的特點。

但是，傳統動態共價聚合物中的化學平衡過程涉及的共價鍵的斷裂和形成往往比較緩慢，而且仍常常需要添加催化劑或外界提供能量來加速平衡過程。例如，基于呋喃-馬來酰亞胺Diels-Alder環加成反應產物往往需要在高溫條件下進行解離反應，并且在有機溶劑中此反應過程進行緩慢；伯胺與醛反應生成的亞胺鍵，其受酸堿度影響強烈，造成此類亞胺鍵必須在特定的pH范圍內使用；氨基轉移可逆交換反應則需要在特殊蛋白酶的作用下才能形成；基于烷氧氮基的動態可逆鍵，其解離反應溫度往往也要達到100-130℃，同時，烷氧氮基解離生成的碳中心自由基對氧和高溫敏感，由此帶來的不可逆鍵合會對材料的性能造成影響；含有三硫代酯基團的動態聚合物則需要在紫外光照射或加熱條件下才能發生動態交換反應。諸如此類情況的存在，使得動態可逆共價鍵本身所具有的特性在通常條件下難以得到充分地體現，需要發展一種新型的動態聚合物，使得體系中的動態可逆共價鍵能夠同時滿足可逆反應速度快、反應條件溫和、可逆反應可控的條件，以解決現有技術中存在的上述問題。

發明內容

本發明針對上述背景，提供了一種以有機硼酸硅酯鍵為基礎，在聚合物鏈骨架上含有有機硼酸硅酯鍵的非共價交聯型動態聚合物。所述的動態聚合物動態可逆性強，可不需要額外加入催化劑和促進劑等外部添加劑，也可無需光照和高溫條件，在一般的溫和條件下即可具有良好的動態可逆性，并可體現出可塑性、脹流性、自修復性等特性。

本發明通過如下技術方案予以實現：

一種非共價交聯結構的動態聚合物，其在聚合物鏈骨架上含有有機硼酸硅酯鍵；其中，所述的有機硼酸硅酯鍵作為動態聚合物的聚合鏈接點而存在，是形成或維持動態聚合物結構的必要條件。

所述的動態聚合物，其具有一個或多個玻璃化轉變溫度，并且至少有一個玻璃化轉變溫度不高于100℃，優選至少有一個玻璃化轉變溫度不高于50℃，更進一步優選至少有一個玻璃化轉變溫度不高于25℃，最優選各個玻璃化轉變溫度均不高于25℃。