[發(fā)明專利]一種基于二硫鍵的可自修復(fù)自阻燃聚酰胺材料的制備方法及產(chǎn)品

在審

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• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113174042A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔喆;邱宗林;齊倩倩;付鵬;劉民英;趙清香;龐新廠;張曉朦;趙蔚
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: C08G69/42
• 分類號: C08G69/42
• 代理公司: 鄭州立格知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41126
• 代理人: 田磊

本發(fā)明公開了一種基于二硫鍵的可自修復(fù)自阻燃聚酰胺材料的制備方法，包括如下步驟：1）將二元胺、二元酸、二氨基硅醚和二氨基二硫醚單體混合；2）在惰性氣體氛圍下，體系于190?280℃、1.0?2.0MPa保持0.5?3h，之后在0.5?3h內(nèi)將體系壓力降至常壓，然后抽真空0.5?5h，出料即得。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明反應(yīng)過程中沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，且大大縮短反應(yīng)時間、提高反應(yīng)效率。測試結(jié)果表明，本發(fā)明所制備的可自修復(fù)的自阻燃聚酰胺材料具有優(yōu)異的機械性能，自修復(fù)效率（120℃）可達(dá)98%，自阻燃等級可達(dá)V?0級別，能夠很好地解決使用過程中的裂紋問題和聚酰胺易燃問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于二硫鍵的可自修復(fù)自阻燃聚酰胺材料的制備方法及產(chǎn)品。

背景技術(shù)

聚酰胺是指主鏈中含有酰胺基團的一類聚合物。由于分子間氫鍵作用具有非常優(yōu)異的性能，如高強度、高韌性、高抗沖擊強度、優(yōu)異的耐磨性能和耐堿性能等。聚酰胺作為五大工程塑料之一，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。然而在使用過程中微裂紋的出現(xiàn)，對材料的使用壽命和機械強度有著很大的限制。人造自修復(fù)聚酰胺(SHPA)在受傷時能夠恢復(fù)機械性能和原有功能，這對延長使用壽命、提高耐久性、降低維修成本等具有重要意義。隨著仿生學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展，在過去的幾十年里出現(xiàn)了各種精心設(shè)計的SHPA。由于其廣泛的潛在應(yīng)用，從傳統(tǒng)的保護(hù)產(chǎn)品到最新的時尚消費電子產(chǎn)品，吸引了各個學(xué)科研究者的注意。

專利CN 111732727 A公開了一種基于Diels-Alder的可自修復(fù)的聚酰胺材料的制備方法。該方法為三步法。首先通過丙烯酸酯和呋喃甲胺得到呋喃甲胺二酯，然后與聚醚二胺縮聚得到預(yù)聚物。哌嗪與丁烯二酸二酯反應(yīng)后再與呋喃甲胺反應(yīng)生成星型四酰胺。該方法得到的自修復(fù)聚酰胺材料力學(xué)強度高，具有一定的自修復(fù)效率。但是反應(yīng)步驟復(fù)雜，所需時間周期長。

專利CN 111690132 A公開了一種基于雙硫鍵的可自修復(fù)的聚酰胺材料的制備方法。由于帶有二硫醚的二胺反應(yīng)活性較低，該方法將帶有二硫醚的二胺在助溶劑的存在下制備成酰氯，之后再將所制成的二酰氯與二胺進(jìn)行界面聚合，從而得到基于二硫鍵的可自修復(fù)的聚酰胺材料。該方法制備的可自修復(fù)的聚酰胺薄膜材料具有優(yōu)異的機械性能，同時對于使用過程中的微裂紋具有一定的室溫自修復(fù)性能。然而，該方法是兩步法操作，反應(yīng)周期長，產(chǎn)率不高，反應(yīng)過程中需要用到的溶劑具有一定的毒性，操作要求高，不利于大批量生產(chǎn)。

專利CN 110317740A公開了一種利用碳納米管等二維材料制備可自修復(fù)的導(dǎo)電聚酰胺的制備方法。該方法中的聚酰胺基體通過二聚脂肪酸和二乙烯三胺制得。但是回流時間需要30h，成本較高。

另外，防火安全是材料使用時的重要性能。聚酰胺材料特別是脂肪族聚酰胺材料屬于易燃燒類材料，且燃燒時有有害氣體逸出。防火阻燃對于聚酰胺類材料具有非常重要的意義。因此，開發(fā)一種制備快速高效的可自修復(fù)且可自阻燃的聚酰胺材料及其方法，具有非常高的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個發(fā)明目的在于提供一種新型的基于二硫鍵的可自修復(fù)自阻燃聚酰胺材料的制備方法，提供由該方法制得的產(chǎn)品是本發(fā)明的又一發(fā)明目的。通過在聚合過程中引入動態(tài)二硫鍵，通過無規(guī)共聚的方法合成了具有均相體系的可自修復(fù)的自阻燃聚酰胺材料。采用該法大大縮短了反應(yīng)時間、提高了反應(yīng)效率，可以快速高效的得到較高分子量的聚酰胺材料。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于二硫鍵的可自修復(fù)自阻燃聚酰胺材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將二元胺，二元酸，二硫醚，硅醚混合；

2)在惰性氣體氛圍下，體系于190-280℃、1.0-2.0MPa保持0.5-3h，之后在0.5-3h內(nèi)將體系壓力降至常壓，再抽真空至負(fù)壓并保持0.5-5h后出料即得。