[發明專利]一種熱塑性高分子材料自修復的方法

在審

• 申請號: 201710053136.2
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106832372A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 錢欣;宋存珍;陳玉龍;周密;金楊福
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C08J7/02
• 分類號: C08J7/02;C08L25/06;C08L29/14;C08L33/12;C08L55/02;C08L69/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,王兵

(一)技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，涉及一種熱塑性高分子材料自修復的方法。

(二)背景技術

由于受熱、機械和化學等因素的影響，高分子材料在應用過程中內部會產生微裂紋，從而影響其使用壽命和力學性能。為了解決這種材料損傷，通過模仿生物體自身修復損傷的原理，自修復材料應運而生。

目前，自修復材料按照是否使用修復劑可分為本征型和外援型兩大類。本征型修復方法是利用體系中存在的可逆化學反應而進行自修復，這些化學反應包括Diels-Alder反應、動態共價化學、雙硫鍵反應、含有氫鍵的超分子結構、π-π堆疊和離子聚合物等。外援型自修復借助于外加修復劑實現自修復，主要包括埋植微膠囊化修復劑和埋植中空纖維化修復劑兩種方法，外援型自修復材料裂紋的破壞使微膠囊或中空纖維釋放修復劑，修復劑發生化學反應，愈合裂紋面，達到自修復的效果。這種方法相對比較簡單，修復效果較好，但可選用的修復劑種類有限、不能重復進行。

本發明的高分子材料自修復方法屬于外援型，但與已有的外援型埋植微膠囊化修復劑和埋植中空纖維化修復劑兩種方法相比，本發明具有兩個明顯的不同：1.自修復材料無需預先埋植微膠囊化修復劑或中空纖維化修復劑，任何熱塑性材料都可以成為自修復材料，應用面和應用范圍大大擴展；2.采用溶劑蒸汽熏蒸的方法，使裂紋處高分子材料表面溶化后使裂紋愈合機理。

(三)發明內容

本發明的目的是提供一種熱塑性高分子材料自修復的方法。

本發明采用如下技術方案：

一種熱塑性高分子材料自修復的方法，所述的方法為：

將具有裂縫的待修復熱塑性高分子材料放置于充滿溶劑蒸氣的密閉蒸氣室內，進行自修復；

所述的熱塑性高分子材料可以是任意的一種熱塑性高分子材料，優選非晶型高分子材料，如聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或聚乳酸(PLA)等；

所述的溶劑蒸氣由可以溶解待修復熱塑性高分子材料的溶劑蒸發而成，優選溶解性能好、無毒環保的溶劑進行蒸發產生溶劑蒸氣；

所述的溶劑蒸氣可通過溶劑蒸氣發生器產生，所述的溶劑蒸氣發生器可選自超聲波型蒸氣發生器或加熱型蒸氣發生器。

具體的，例如：

當所述的待修復熱塑性高分子材料為聚苯乙烯時，所述的溶劑蒸氣可由如下溶劑蒸發而成：二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮等，并且，密閉蒸氣室內溶劑蒸氣的壓力為0.001～0.05MPa，溫度為50～60℃，自修復時間為5～30min；

當所述的待修復熱塑性高分子材料為聚氯乙烯時，所述的溶劑蒸氣可由如下溶劑蒸發而成：環己酮或四氫呋喃等，并且，密閉蒸氣室內溶劑蒸氣的壓力為0.005～0.2MPa，溫度為55～65℃，自修復時間為5～30min。

當所述的待修復熱塑性高分子材料為聚乙烯醇縮丁醛時，所述的溶劑蒸氣可由如下溶劑蒸發而成：乙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮或環己酮等，并且，密閉蒸氣室內溶劑蒸氣的壓力為0.01～0.1MPa，溫度為20～80℃，自修復時間為5～30min。

當所述的待修復熱塑性高分子材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物時，所述的溶劑蒸氣可由如下溶劑蒸發而成：三氯甲烷、四氯化碳、四氫呋喃、丙酮或丁酮等，并且，密閉蒸氣室內溶劑蒸氣的壓力為0.01～0.2MPa，溫度為20～80℃，自修復時間為1～30min。

當所述的待修復熱塑性高分子材料為聚碳酸酯時，所述的溶劑蒸氣可由如下溶劑蒸發而成：二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃或環己酮等，并且，密閉蒸氣室內溶劑蒸氣的壓力為0.01～0.2MPa，溫度為30～80℃，自修復時間為3～30min。

當所述的待修復熱塑性高分子材料為聚甲基丙烯酸甲酯時，所述的溶劑蒸氣可由如下溶劑蒸發而成：環己酮、丁酮、四氫呋喃或二甲基甲酰胺等，并且，密閉蒸氣室內溶劑蒸氣的壓力為0.01～0.2MPa，溫度為40～100℃，自修復時間為2～25min。

本發明所述的熱塑性高分子材料自修復的方法可在如下所述的裝置中進行：

一個密閉的蒸氣室，所述的蒸氣室底部設有溶劑蒸氣發生器，所述溶劑蒸氣發生器的上方設有支架。

具體的，具有裂縫的待修復熱塑性高分子材料在上述裝置中進行自修復的實施方法和原理為：