[發(fā)明專利]一種基于聯(lián)吡啶金屬配位自修復(fù)材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011604569.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN112724410A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬云;張英杰;佘鵬飛;趙強(qiáng);劉淑娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G77/398
• 分類號(hào): C08G77/398;C08G77/388
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發(fā)明提供了一種基于聯(lián)吡啶金屬配位自修復(fù)材料及其制備方法，所述自修復(fù)材料采用2,2'?聯(lián)吡啶?4,4'?二甲酸甲酯為原料，通過水解反應(yīng)、聚合反應(yīng)和配位作用得到自修復(fù)材料。本發(fā)明提供的一種基于聯(lián)吡啶金屬配位自修復(fù)材料的制備方法利用金屬離子的配位作用，保證材料斷開后，在滿足合適的溫度、濕度條件下可以重新連接，且能夠?qū)崿F(xiàn)較高溫度下的自修復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自修復(fù)材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于聯(lián)吡啶金屬配位自修復(fù)材料及其制備方法。

背景技術(shù)

受生物體自愈合現(xiàn)象的啟發(fā)，自修復(fù)材料應(yīng)運(yùn)而生。其中，高分子材料受機(jī)械力損傷后一般發(fā)生大分子鏈均裂或異裂而使材料產(chǎn)生難以探測(cè)的微裂紋，隨著時(shí)間的積累，產(chǎn)生較大裂縫，進(jìn)而使材料很快失效，因此，快速修復(fù)微裂紋對(duì)諸多應(yīng)用于重要領(lǐng)域的高分子材料十分重要。近十幾年，各種自修復(fù)高分子研究文獻(xiàn)如雨后春筍般出現(xiàn)，其在傳感器、電子皮膚方面的應(yīng)用得到廣泛關(guān)注。

自修復(fù)材料在生物醫(yī)學(xué)、深空探索、兵器制造等尖端產(chǎn)業(yè)都有廣闊的應(yīng)用前景，但要走的路很長(zhǎng)，其性能和應(yīng)用仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)，比如材料的選擇、合成和制備、性能優(yōu)化等。

自修復(fù)材料分為外援型和本征型自修復(fù)材料。

外援型自修復(fù)材料指的是依靠材料內(nèi)部?jī)?chǔ)存的微膠囊或者微脈管達(dá)到修復(fù)效果，當(dāng)材料受到破壞后，微膠囊或者微脈管中儲(chǔ)存的修補(bǔ)劑流出，進(jìn)入受損部位，粘合裂紋。此類材料由于修復(fù)劑補(bǔ)給受限，無法實(shí)現(xiàn)多次修復(fù)，給應(yīng)該用帶來了巨大阻礙。

本征型自修復(fù)材料指的是依靠材料內(nèi)部的可逆共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵的重新建立達(dá)到修復(fù)效果，即依靠可逆共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵的重新生成，修復(fù)裂紋。

與外源型自修復(fù)材料相比，本征型自修復(fù)材料可利用材料本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性，通過可逆共價(jià)鍵和非共價(jià)鍵的化學(xué)作用實(shí)現(xiàn)多次自修復(fù)。這樣就為修復(fù)材料的應(yīng)用帶來了曙光。

其中，以非共價(jià)鍵為機(jī)理的修復(fù)材料相比共價(jià)鍵來說，具有更廣闊的應(yīng)用前景，因?yàn)楣矁r(jià)鍵的鍵能較高，斷裂之后難以修復(fù)，對(duì)環(huán)境的要求往往更高，而非共價(jià)鍵的鍵能較小，對(duì)環(huán)境要求低，可在適宜環(huán)境下進(jìn)行自修復(fù)過程。

金屬-配體(M-L)的配位作用是其中之一，它由于其熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)可調(diào)范圍較寬，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，將其引入自修復(fù)體系，制備機(jī)械性能可調(diào)的材料，材料性能可以得到較大提高，因此，金屬-配體(M-L)在近幾年受到較多的關(guān)注。

綜上所述，研究性最高的是以動(dòng)態(tài)非共價(jià)鍵為機(jī)理的修復(fù)材料。其中金屬-配體(M-L)材料具有重復(fù)性好的特點(diǎn)，這使得金屬配位自修復(fù)材料成為了人們的重點(diǎn)研究對(duì)象。本發(fā)明也遵循這一思路，利用金屬-配體(M-L)的高度可逆性，即二聯(lián)吡啶與金屬Pt離子的配位，讓本是線性的PDMS骨架，在空間中形成體型結(jié)構(gòu)，提高材料的拉伸性。

當(dāng)然，目前此類材料的制備，往往依據(jù)多種機(jī)理，例如引入聚乙二醇等，形成水凝膠，但這些過于復(fù)雜，周期較長(zhǎng)，對(duì)材料的含水量也有要求，不宜于應(yīng)用的推廣。

發(fā)明內(nèi)容

(一)技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種基于聯(lián)吡啶金屬配位自修復(fù)材料及其制備方法，利用金屬鉑離子出色的配位作用，提高以PDMS為骨架的材料的拉伸性能和修復(fù)性能。

(二)技術(shù)方案：本發(fā)明提供一種基于聯(lián)吡啶金屬配位自修復(fù)材料，所述基于聯(lián)吡啶金屬配位自修復(fù)材料化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

本發(fā)明還提供一種基于聯(lián)吡啶金屬配位自修復(fù)材料的制備方法，所述制備方法方法包括：

首先，將2,2'-聯(lián)吡啶-4,4'-二甲酸甲酯溶解于四氫呋喃和水體系，再加入氫氧化鉀，反應(yīng)回流12h，得到的溶液濃縮后溶于水中，滴加鹽酸溶液析出，得到2,2'-聯(lián)吡啶-4,4'-二羧基，標(biāo)記為A1，A1結(jié)構(gòu)式如下：