[發明專利]一種機械性能可控的離子自修復高分子材料及制備方法

有效

• 申請號: 201811337578.0
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109608624B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 李悅生;崔靜;潘莉;馬哲;王彬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08G61/08
• 分類號: C08G61/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發明涉及一種機械性能可控的離子自修復高分子材料及制備方法，在二氯[1,3?雙(2,4,6?三甲基苯基)?2?咪唑烷亞基](亞芐基)雙(3?溴吡啶)釕(II)催化劑的作用下，將雙(聯苯基)降冰片烯化合物和含有咪唑離子的降冰片烯的衍生物在二氯甲烷溶劑中采用一次投料或次序投料方法進行開環易位聚合，反應結束后用終止劑終止反應后，分別得到無規、兩嵌段、三嵌段離子共聚物自修復材料；其中：雙(聯苯基)降冰片烯、含有咪唑離子的降冰片烯的衍生物和催化劑的摩爾比為150～250:25～75:1。本發明工藝簡單，原料易得，比現有材料的機械性能和修復性能可控，可以實現硬質材料的高效修復，提高了自修復材料的應用范圍。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種機械性能可控的離子自修復高分子材料及制備方法。

背景技術

高分子材料由于其輕質、耐磨、易加工的特性，在工業、生活中得到越來越廣泛的應用，但在其成型加工以及使用過程中由于受到機械、熱、化學等各種因素影響，不可避免地會造成材料內部的微裂紋出現，而這些微裂紋正是產生宏觀裂縫的根源，使得高分子材料的整體性能受損。如果能賦予高分子材料自修復性能，可以提高高分子材料的使用壽命、安全性、可靠性，從而提高能量效率，減少資源浪費，減輕環境的壓力。

目前，自修復材料的分類方法很多，按照是否使用修復劑可分為外援型和本征型兩大類。外援型修復方法使用微膠囊或中空纖維，用以包載修復劑。由于這種材料在制備方法和工藝條件復雜苛刻，修復次數有限而限制了其發展。本征型修復方法則是利用體系中存在的可逆的化學或物理作用而進行自修復，這些作用力包括Diels-Alder反應、二硫鍵反應、氫鍵、π-π堆疊、離子間相互作用和主客體相互作用。這種修復方法能實現重復的修復，但是由于鏈段運動是材料實現修復的主要動力，受到鏈段運動的限制，目前所制備的本征型自修復高分子材料都是軟而弱的橡膠甚至是力學性能更低的凝膠。而在實際應用中又要求材料具有良好的機械性能，特別是在航空航天、微電子、建筑行業等領域的應用。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于公開一種機械性能可控的離子自修復高分子材料及制備方法。

為實現上述目的，本發明提供如下的技術方案：

本發明提供了一種機械性能可控的離子自修復高分子材料，具有式I所示的結構：

式I中，x＝5或9；Tf₂N為三氟甲基磺酰亞胺基。在本發明中，m、n為聚合度，m＝150～250，n＝25～75。

在本發明中，○為具有式II所示結構的雙(聯苯基)降冰片烯結構單元，●為具有式III所示結構的含有咪唑鹽離子的降冰片烯的衍生物結構單元。兩種結構單元在聚合物中的排列順序不同得到了無規、兩嵌段、三嵌段共聚物。

式III中，x＝5或9；Tf₂N為雙三氟甲基磺酰亞胺基。

本發明的一種機械性能可控的離子自修復高分子材料制備方法，在二氯[1,3-雙(2,4,6-三甲基苯基)-2-咪唑烷亞基](亞芐基)雙(3-溴吡啶)釕(II)催化劑的作用下，將雙(聯苯基)降冰片烯具有式II所示結構的化合物和含有咪唑離子的降冰片烯的衍生物具有式III所示結構的化合物在二氯甲烷溶劑中采用一次投料或次序投料方法進行開環易位聚合，反應結束后使用終止劑終止攪拌反應一段時間后，分別得到具有式I結構的無規、兩嵌段、三嵌段離子共聚物自修復材料；其中：雙(聯苯基)降冰片烯、含有咪唑離子的降冰片烯的衍生物和催化劑的摩爾比為150～250:25～75:1。

進一步，所述的式III中含有咪唑離子的降冰片烯衍生物分別為5-降冰片烯-2-亞甲基-1-癸基-3氫-咪唑雙三氟甲基磺?；鶃啺?x＝5)和5-降冰片烯-2-亞甲基-1-己基-3氫-咪唑雙三氟甲基磺?；鶃啺?x＝9)。