[發明專利]一種具有剪切變硬特征的玻璃高分子

在審

• 申請號: 202111057807.5
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113717385A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 周斌;劉林
• 申請（專利權）人: 廣州海潤新材料科技有限公司
• 主分類號: C08G75/045
• 分類號: C08G75/045
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種具有剪切變硬特征的玻璃高分子，高分子是含有乙烯基雙端基小分子和含有硫醇雙端基的小分子為構筑單元，通過硫醇?烯點擊加成反應合成具有較高密度的動態交聯結構的聚合物，涉及高分子材料領域。本發明利用小分子構筑具有高密度動態硼酸酯鍵的高分子，且所使用的硼酸酯能快速交換，從而構筑了兼具剪切變硬膠和玻璃高分子兩者特性的高分子材料。這種高分子材料無需外加溶劑，模具或高溫，只需在外力作用下輕松獲得各種3D形狀的振動器，所以具有潛在的商用價值和廣闊使用前景。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，具體為一種具有剪切變硬特征的玻璃高分子。

背景技術

剪切變硬材料是一類新材料，其在非常緩慢的應變速度下能如高粘度液體一般流動，在高速應變作用下，能表現出普通彈性固體的性質。這類材料在人體防護、傳感、減震、人工皮膚、柔性電子器件等淋雨表現出了巨大的應用前景。當前最常見的剪切變硬材料是一種低交聯度的聚硼硅氧烷，通常稱為剪切變硬膠(STG)，這種膠是通過多聚硼酸和硅油混合后交聯得到。在材料中，存在可逆的硼-氧弱相互作用，使得材料在自然狀態下處于黏性流態。然而，當前具有剪切變硬性能的材料種類比較少，且往往表現出比較弱的力學強度。此外，玻璃高分子(Vitrimer)是近年興起的一種新材料，其具有動態交聯的聚合物網絡結構，能通過鏈交換使得材料在不減少交聯度的前提下，改變其拓撲結構。這類材料不僅表現出良好的自修復性和可再加工性，往往具有比較高的力學強度和模量。

當前，還沒有兼具剪切變硬膠和玻璃高分子兩者特性的材料。

發明內容

基于此，本發明的目的是提供一種具有剪切變硬特征的玻璃高分子，以解決的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種具有剪切變硬特征的玻璃高分子，高分子是含有乙烯基雙端基小分子，含有硫醇雙端基的小分子，含有乙烯基雙端基小分子與含有硫醇雙端基的小分子和引發劑混合，通過硫醇-烯點擊加成反應合成的具有可逆交聯的網絡結構的聚合物，所述引發劑為引發劑為紫外光引發劑。

通過采用上述技術方案，核心技術是以小分子為單元構筑玻璃高分子，具體為首先合成含有乙烯基雙端基硼酸酯小分子，再與含有硫醇雙端基的小分子和引發劑混合，通過硫醇-烯點擊加成反應合成的具有可逆交聯的網絡結構的聚合物，此方案得到的聚合物具有較高的交聯度，以及硼酸酯鍵快速交換，使聚合物具有變形能力，當緩慢施加外力(低應變速率)時，硼酸酯鍵之間的交換反應將有足夠的時間發生，從而放松了內應力并導致了較低的模量，在這種條件下，聚合物呈現可塑性，并且表現得像“液體”，但是，當快速施加外力(高應變率)時，時間尺度可能足夠短，因此硼酸酯鍵關聯實際上可以忽略不計，內應力無法及時松弛，從而導致高模量，聚合物像彈性體，所以通過這種方式可以得到具有剪切變硬特性的玻璃高分子。

本發明進一步設置為，所述動態交聯結構是硼酸酯。

本發明進一步的，所述乙烯基雙端基小分子中乙烯基官能團和含有硫醇雙端基的小分子中硫醇官能團摩爾比為1：1。

本發明進一步的，所述含有乙烯基雙端基化合物包含乙烯基硼酸酯，二乙二醇二乙烯基醚，四(乙二醇)二乙烯基醚，其中乙烯基硼酸酯摩爾含量為10％～100％。

本發明進一步的，所述含有硫醇雙端基的化合物包含季戊四醇四-3-巰基丙酸酯3,6-二氧-1,8-辛二硫醇。

本發明進一步的，所述硼酸酯鍵含量和交聯度可調節，從而調節聚合物的應力松弛程度和加工性能。

本發明進一步的，通過調節硼酸酯鍵含量，可以有效調節聚合物的應力松弛程度和加工性能。

綜上所述，本發明主要具有以下有益效果：