[發(fā)明專利]一種寬pH范圍水下自修復(fù)的拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010174449.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111484727B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 容敏智;張澤平;彭偉黎;章明秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L75/08
• 分類號(hào): C08L75/08;C08L75/04;C08L75/06;C08L63/00;C08K5/3492;C08K5/07;C08G18/66;C08G18/83;C08G18/48;C08G18/44;C08G18/50;C08G18/42;C08G18/10;C08G18/3
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 姚招泉

本發(fā)明公開(kāi)了一種寬pH范圍水下自修復(fù)的拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)及其制備方法和應(yīng)用，所述拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)包括如下重量份的組分：聚氨酯可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)20～80份；環(huán)氧可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)20～80份；所述聚氨酯可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)由含有親水基團(tuán)的線性聚氨酯通過(guò)多巴胺?金屬離子配位鍵交聯(lián)得到；所述環(huán)氧可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)由含有親水基團(tuán)的線性環(huán)氧樹脂通過(guò)席夫堿鍵交聯(lián)得到。本發(fā)明的拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)具有良好的力學(xué)性能，能夠在較寬pH范圍(pH4～11)內(nèi)的水溶液中進(jìn)行多次自修復(fù)和固態(tài)回收；另外，由于多巴胺?金屬配位鍵和席夫堿產(chǎn)生協(xié)同作用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，賦予拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)更好的修復(fù)效率和回收效率。該拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)在水環(huán)境中具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下自修復(fù)聚合物技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種寬pH范圍水下自修復(fù)的拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

高分子材料在水中長(zhǎng)期使用后，力學(xué)性能會(huì)惡化(例如，潮濕誘導(dǎo)的聚合物塑化、溶脹、侵蝕和水解等)；同時(shí)，材料在損傷后難以有效修復(fù)，且由于水下環(huán)境相對(duì)陸地環(huán)境更難進(jìn)行后期處理，導(dǎo)致材料的使用期限較短。具有水下自修復(fù)功能的高分子材料有利于延長(zhǎng)材料的水下使用期限。

然而，目前，具有水下自修復(fù)功能的高分子材料多為水凝膠，機(jī)械強(qiáng)度較弱，且修復(fù)條件局限較大，例如，只能在某個(gè)pH值下進(jìn)行修復(fù)。由于可逆鍵相比一般的共價(jià)鍵鍵能較弱，導(dǎo)致目前由可逆鍵交聯(lián)的本征型聚合物材料的力學(xué)性能較弱，如何提高此類自修復(fù)材料的力學(xué)性能仍然是目前自修復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。同時(shí)材料的性能也與其物理化學(xué)結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，提高材料的交聯(lián)度或者提高分子鏈的剛硬度等可以有效提高材料的力學(xué)性能，但這些措施會(huì)對(duì)材料的自修復(fù)性能造成負(fù)面影響，力學(xué)性能增強(qiáng)與自修復(fù)之間存在矛盾。因此，需要開(kāi)發(fā)出具有良好力學(xué)性能、能夠在較寬pH范圍內(nèi)進(jìn)行水下自修復(fù)的高分子材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的水下自修復(fù)高分子材料力學(xué)性能較差、修復(fù)條件局限較大的缺陷，提供一種寬pH范圍水下自修復(fù)的拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)，提供的拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)具有良好力學(xué)性能，能夠在pH為4～11范圍內(nèi)的水溶液中多次進(jìn)行自修復(fù)、回收。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)的制備方法。

本發(fā)明的又一目的在于提供上述拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)在制備水下自修復(fù)或水下回收高分子材料中的應(yīng)用。

本發(fā)明的又一目的在于提供上述拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)的自修復(fù)方法。

本發(fā)明的又一目的在于提供上述拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)的回收方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種寬pH范圍水下自修復(fù)的拓?fù)浠ユi網(wǎng)絡(luò)，包括如下重量份的組分：

聚氨酯可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 20～80份；

環(huán)氧可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 20～80份；

所述聚氨酯可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)由含有親水基團(tuán)的線性聚氨酯通過(guò)多巴胺-金屬配位鍵交聯(lián)得到；所述環(huán)氧可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)由含有親水基團(tuán)的線性環(huán)氧樹脂通過(guò)席夫堿鍵交聯(lián)得到。

發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，高分子鏈通常具有很強(qiáng)的疏水性，在水中斷裂后，界面高分子鏈?zhǔn)湛s，不能很好地相互接觸，同時(shí)大部分的動(dòng)態(tài)可逆鍵不能在水下進(jìn)行動(dòng)態(tài)交換。

本發(fā)明通過(guò)引入親水性基團(tuán)增加高分子鏈的親水性，從而有利于斷裂界面處分子鏈的相互纏結(jié)；另一方面，利用水環(huán)境下可動(dòng)態(tài)交換的多巴胺-金屬配位鍵和席夫堿鍵作為自修復(fù)材料的用于交聯(lián)的可逆鍵，賦予材料水環(huán)境下的動(dòng)態(tài)修復(fù)性。而且，多巴胺-金屬配位鍵和席夫堿鍵的動(dòng)態(tài)交換的酸堿條件不同，在二者的協(xié)同作用下，自修復(fù)材料能夠在較寬的pH范圍內(nèi)自修復(fù)和固態(tài)回收。