[發明專利]一種三重交聯高性能聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 202010095804.X
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111363122B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 常冠軍;楊莉;王城;徐業偉;黃英;張林
• 申請（專利權）人: 西南科技大學;四川冠慕思楊新材料科技有限公司
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C08J3/24;C08L63/00
• 代理公司: 成都中弘信知識產權代理有限公司 51309
• 代理人: 林秋蘭

本發明公開了一種三重交聯高性能聚合物及其制備方法，所述聚合物由雙環氧單體、交聯單體和功能單體固化交聯形成，且含有由共價鍵和兩種不同強度多層次氫鍵形成的交聯網絡結構，所述共價鍵與兩種所述氫鍵的作用強度呈梯度遞減，通過在聚合物內形成共價鍵和不同強度的多層次氫鍵的三重交聯網絡，克服高性能聚合物的強度?延展性權衡的困境，動態的、層次化的氫鍵的及時、連續的斷裂和充足過程使聚合物網絡在保護結構完整性的同時，能夠快速響應外界環境的傳遞和耗散，從而使得到的剛性聚合物不僅具有高拉伸強度和還具有很好的延伸性。

技術領域

本發明涉及一種高性能聚合物，具體涉及一種三重交聯高性能聚合物及其制備方法。

背景技術

高性能聚合物優異的耐高溫性、耐腐蝕性；顯著的機械強度；特別是其輕質性、結構可設計性、形狀可調性等一系列突出的特點，使得這類材料已經逐漸替代大多數傳統的金屬、無機材料，在微電子、精密機械，特別是航空航天方面得到了廣泛的應用，具有廣闊的應用前景和巨大的商業價值。近年來，我國無論是在航天航空，還是醫療器械、軍工制造及基礎設施建設方面都取得了很大的發展，這些方面的發展都對相關材料的性能提出更高的要求，特別是對于在很多器件中用作核心部件的高性能聚合物材料，既要求其具有更加優異的熱穩定性、機械強度的同時還具有較好的拉伸延展性能，而傳統的高性能聚合物材料已很難同時滿足上述要求。因此，研發具有更加優異的綜合性能的新型高性能聚合物材料成為了當下亟待解決的、同時也是極具研究價值的科學問題。

增加化學交聯密度和或在聚合物中加入填料等傳統策略可以提高機械強度，但不幸的是，以犧牲必要的延展性為代價，總之，提高強度往往會導致延展性降低，反之亦然。例如，采用超分子相互作用，如氫鍵、陽離子-π和金屬-配體相互作用，在降低脆性方面顯示出顯著的效果，因為超分子相互作用的締合和解離可以有效地耗散能量，然而，非共價超分子相互作用比共價鍵弱得多，導致機械強度較低，這種強度-延展性權衡一直是聚合物科學中的一個長期難題。開發一種新的策略來同時賦予聚合物高強度和高延伸性是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三重交聯高性能聚合物及其制備方法，解決現有聚合物高強度與高延展性難以權衡的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種三重交聯高性能聚合物，所述聚合物通過雙環氧單體、交聯單體和功能單體固化交聯制得，且所述聚合物含有由共價鍵和兩種不同強度的多層次氫鍵形成的交聯網絡，所述共價鍵與兩種所述氫鍵的作用強度呈梯度遞減。

優選的，所述功能單體之間、和所述功能單體與所述雙環氧單體之間可形成不同強度的多層次氫鍵，所述環氧單體與所述交聯單體之間、所述雙環氧單體與所述功能單體之間可形成共價鍵。

優選的，所述雙環氧單體為官能度≥2的芳香族環氧樹脂，所述交聯單體為官能度＞2的多元胺，所述功能單體為含有兩種功能基團的化合物，其中一種所述功能基團的官能度≥1且能與環氧開環形成共價鍵，另一種所述功能基團同時含有氫鍵供體和氫鍵受體。

優選的，所述環單體為雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂中任意一種，所述交聯單體為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、1,6-己二胺、甲基環戊二胺、間苯二甲胺、異佛爾酮二胺、以及2-甲基戊二胺中任意一種，所述功能單體為5-氨基-1H-苯并三唑。

一種三重交聯高性能聚合物的制備方法，該方法的工藝步驟和條件如下：

(1)將雙環氧單體、交聯單體和功能單體混合后溶于適量的溶劑中，攪拌均勻得到混合溶液；

(2)將步驟(1)所得的混合溶液過濾后澆鑄在干凈的平板玻璃上，并在60-180℃和0-450托的條件下固化3-12小時。

優選的，所述步驟(1)中的雙環氧單體、交聯單體和功能單體摩爾比為10：2.5-4.5：1-5。