[發明專利]一種拓撲型聚碳酸酯基超分子及其制備和應用

有效

• 申請號: 202011183925.6
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112358622B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 解孝林;李曉靜;彭海炎;周興平;王勇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C09J187/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于可降解聚合物領域，公開了一種拓撲型聚碳酸酯基超分子及其制備和應用，該拓撲型聚碳酸酯基超分子具有如下所示拓撲結構，代表核，代表臂，代表超分子官能團；并且，所述臂為聚(碳酸酯?醚)。本發明通過對分子結構設計，相應制備方法關鍵的整體流程工藝設計、以及各個步驟的參數條件進行改進，制備出拓撲型聚碳酸酯基超分子材料，粘結強度高，能夠作為粘結劑尤其是可逆粘結劑應用，制備方法操作簡單，適合規模化生產。

技術領域

本發明屬于可降解聚合物領域，更具體地，涉及一種拓撲型聚碳酸酯基超分子及其制備和應用。

背景技術

粘合劑廣泛應用于建筑、地板、家具、鋼鐵、玻璃等材料的粘合，傳統市場上的產品主要有橡膠類粘合劑，丙烯酸酯類粘合劑，三聚氰胺甲醛類粘合劑，酚醛類粘合劑，尿素甲醛類等一系列粘合劑，這些粘合劑雖然各有一定的優勢和應用，但是他們也有一些缺點：(1)其中大多數是由揮發性有機化合物(例如甲醛)制成；(2)其中大多數的粘合劑都不具有生物可降解的性能，會對環境帶來負面影響；(3)其中大多數的粘合劑都難以重復利用及“可控”粘附。

傳統高分子在給人類社會帶來巨大便利的同時，也帶來了“白色污染”。發展生物可降解高分子是實現環境友好和資源可持續發展的必然趨勢。二氧化碳是一種溫室氣體，同時又可作為C1資源加以利用。如何高效利用二氧化碳資源已經成為當今研究的熱點。以二氧化碳和環氧化合物為原料制備得到的聚(碳酸酯-醚)具有良好的生物降解特性和生物相容性，已成為最有前景的生物可降解聚合物之一，目前已在薄膜材料、阻隔材料、生物醫用材料等領域得到應用。但常用的二氧化碳基聚合物的粘結強度較低，不具備超分子組裝及刺激響應特性，無法用作可逆粘合劑。

超分子聚合物與由共價鍵連接的傳統聚合物不同，其通過氫鍵、配位相互作用、π-π相堆積相互作用等非共價鍵結合。超分子聚合物的刺激響應行為為制備可逆粘合劑提供了用途廣泛的平臺。超分子聚合物的結構基元通過非共價、可逆相互作用進行組裝，在溶液和本體中均具有典型的聚合物特性。基于相互作用的可逆性，適當外界刺激下，分子組裝狀態和解離狀態之間的平衡發生變化，可以改變粘合劑材料的模量、強度和黏度。這種變化可以促進界面潤濕，從而改善其粘合能力。當外在刺激取消后，平衡回到組裝狀態，材料性能完全恢復。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種拓撲型聚碳酸酯基超分子及其制備和應用，其中通過對分子結構設計，相應制備方法關鍵的整體流程工藝設計、以及各個步驟的參數條件(反應原料的配比、反應溫度及時間等)進行改進，制備出拓撲型聚碳酸酯基超分子材料，粘結強度高，能夠作為粘結劑尤其是可逆粘結劑應用，制備方法操作簡單，適合規模化生產。并且，該拓撲型聚碳酸酯基超分子是種基于二氧化碳基的生物可降解的拓撲型聚碳酸酯基超分子材料，可以將二氧化碳加以利用，又可實現環境和資源的可持續發展。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種拓撲型聚碳酸酯基超分子，其特征在于，所述拓撲型聚碳酸酯基超分子具有如下所示拓撲結構：

其中，

代表核，代表臂，代表超分子官能團；

并且，所述臂為聚(碳酸酯-醚)。

作為本發明的進一步優選，所述聚(碳酸酯-醚)的分子結構如式(I)所示：

其中，R₁選自-H、氯烷基或C1～C10的烷基；x為2～30的整數；y為2～30的整數。

作為本發明的進一步優選，所述核為苯環、稠環芳烴、脂肪族、環三聚膦腈中的任意一種；優選為

作為本發明的進一步優選，所述超分子官能團為2-脲基-4[1H]-嘧啶酮，其分子結構如式(II)所示：