[發明專利]一種基于二硫鍵的可自修復自阻燃聚酰胺材料的制備方法及產品

在審

• 申請號: 202110569832.5
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113174042A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）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）人: 鄭州大學
• 主分類號: C08G69/42
• 分類號: C08G69/42
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 田磊

本發明公開了一種基于二硫鍵的可自修復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內將體系壓力降至常壓，然后抽真空0.5?5h，出料即得。和現有技術相比，本發明反應過程中沒有副產物產生，且大大縮短反應時間、提高反應效率。測試結果表明，本發明所制備的可自修復的自阻燃聚酰胺材料具有優異的機械性能，自修復效率（120℃）可達98%，自阻燃等級可達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。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種基于二硫鍵的可自修復自阻燃聚酰胺材料的制備方法及產品。

背景技術

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異的性能，如高強度、高韌性、高抗沖擊強度、優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，其應用領域非常廣泛。然而在使用過程中微裂紋的出現，對材料的使用壽命和機械強度有著很大的限制。人造自修復聚酰胺(SHPA)在受傷時能夠恢復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。隨著仿生學和材料科學的發展，在過去的幾十年里出現了各種精心設計的SHPA。由于其廣泛的潛在應用，從傳統的保護產品到最新的時尚消費電子產品，吸引了各個學科研究者的注意。

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聚物。哌嗪與丁烯二酸二酯反應后再與呋喃甲胺反應生成星型四酰胺。該方法得到的自修復聚酰胺材料力學強度高，具有一定的自修復效率。但是反應步驟復雜，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的聚酰胺材料的制備方法。由于帶有二硫醚的二胺反應活性較低，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行界面聚合，從而得到基于二硫鍵的可自修復的聚酰胺材料。該方法制備的可自修復的聚酰胺薄膜材料具有優異的機械性能，同時對于使用過程中的微裂紋具有一定的室溫自修復性能。然而，該方法是兩步法操作，反應周期長，產率不高，反應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。

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的導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，開發一種制備快速高效的可自修復且可自阻燃的聚酰胺材料及其方法，具有非常高的應用價值。

發明內容

本發明的一個發明目的在于提供一種新型的基于二硫鍵的可自修復自阻燃聚酰胺材料的制備方法，提供由該方法制得的產品是本發明的又一發明目的。通過在聚合過程中引入動態二硫鍵，通過無規共聚的方法合成了具有均相體系的可自修復的自阻燃聚酰胺材料。采用該法大大縮短了反應時間、提高了反應效率，可以快速高效的得到較高分子量的聚酰胺材料。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于二硫鍵的可自修復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內將體系壓力降至常壓，再抽真空至負壓并保持0.5-5h后出料即得。