本發(fā)明涉及智能聚合物材料領(lǐng)域,具體涉及一種由動(dòng)態(tài)可逆共價(jià)鍵構(gòu)成的聚合物材料。
背景技術(shù):
材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步大大推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步。進(jìn)入二十世紀(jì)以來,由信息技術(shù)、遺傳工程技術(shù)、新能源技術(shù)、航天技術(shù)、納米技術(shù)等形成的高新技術(shù)群,更是推動(dòng)了材料科學(xué)的飛速發(fā)展。傳統(tǒng)單一的結(jié)構(gòu)材料或功能材料已不能滿足這些飛速發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域的需要,各種各樣多功能化、智能化的材料應(yīng)運(yùn)而生。在這其中,以動(dòng)態(tài)化學(xué)為基礎(chǔ)所構(gòu)建的一系列新型聚合物材料展現(xiàn)出了令人矚目的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
動(dòng)態(tài)化學(xué)是結(jié)合了超分子化學(xué)和共價(jià)化學(xué)中的動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)而發(fā)展起來的交叉學(xué)科。在動(dòng)態(tài)化學(xué)領(lǐng)域中,“動(dòng)態(tài)”是其核心和本質(zhì)的概念。在超分子化學(xué)中,關(guān)注的是相對(duì)較弱的非共價(jià)相互作用力,這些超分子作用力與傳統(tǒng)共價(jià)鍵相比,鍵能較弱,穩(wěn)定性較差,易受外界條件影響,利用其得到的動(dòng)態(tài)聚合物材料多為力學(xué)性能較差的凝膠或軟材料,大大限制了這類材料的應(yīng)用。而動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵是一種比非共價(jià)鍵穩(wěn)定,又弱于傳統(tǒng)共價(jià)鍵的化學(xué)鍵,其在適合的條件下可以發(fā)生可逆的共價(jià)鍵“斷裂”和“形成”。動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵將超分子非共價(jià)鍵的可逆性與共價(jià)鍵的穩(wěn)固性結(jié)合在一起,這使得其具有廣泛的應(yīng)用范圍。而動(dòng)態(tài)可逆共價(jià)鍵的存在,也保證了材料在適宜的條件下即具有重復(fù)使用性和可回收性。
而目前以動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵進(jìn)行交聯(lián)的聚合物體系還比較少見,而且現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的動(dòng)態(tài)性均非常有限,往往需要添加催化劑或外界提供能量(如加熱、光照等)來加速平衡過程,使其在構(gòu)建動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)的聚合物材料方面受到很大的限制。例如,基于呋喃-馬來酰亞胺diels-alder環(huán)加成反應(yīng)產(chǎn)物往往需要在高溫條件下進(jìn)行解離反應(yīng),并且在有機(jī)溶劑中此反應(yīng)過程進(jìn)行緩慢;伯胺與醛反應(yīng)生成的亞胺鍵,其受酸堿度影響強(qiáng)烈,造成此類亞胺鍵必須在特定的ph范圍內(nèi)使用;氨基轉(zhuǎn)移可逆交換反應(yīng)則需要在特殊蛋白酶的作用下才能形成;基于烷氧氮基的動(dòng)態(tài)可逆鍵,其解離反應(yīng)溫度往往也要達(dá)到100-130℃,同時(shí),烷氧氮基解離生成的碳中心自由基對(duì)氧和高溫敏感,由此帶來的不可逆鍵合會(huì)對(duì)材料的性能造成影響;含有三硫代酯基團(tuán)的動(dòng)態(tài)聚合物則需要在紫外光照射或加熱條件下才能發(fā)生動(dòng)態(tài)交換反應(yīng)。諸如此類情況的存在,使得動(dòng)態(tài)可逆共價(jià)鍵本身所具有的特性在通常條件下難以得到充分地體現(xiàn),需要發(fā)展一種新型的動(dòng)態(tài)聚合物材料,以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對(duì)上述背景,提供了一種由二醇基元及氨甲基苯硼酸基元相互反應(yīng)生成的動(dòng)態(tài)可逆的氨甲基苯硼酸酯鍵構(gòu)成的動(dòng)態(tài)交聯(lián)聚合物材料。所述的動(dòng)態(tài)聚合物材料穩(wěn)定性好,可不需要額外加入催化劑和促進(jìn)劑等外部添加劑,也可無需光照和高溫條件,在一般的溫和條件下即可具有良好的動(dòng)態(tài)可逆性,并體現(xiàn)出重復(fù)使用性、可回收性以及仿生力學(xué)性能。
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少一種多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,或組分(2)中至少一種苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;
并且,組分(1)中僅含有小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;組分(2)中僅含有小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少一種多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;
并且,組分(2)中僅含有小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(2)中至少一種苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;
并且,組分(1)中僅含有小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少一種多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,且組分(2)中至少一種苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中含有大分子多元醇化合物(i)或組分(2)中含有大分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種大分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,或至少一種大分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da;
并且,組分(1)中僅含有小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;組分(2)中僅含有小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種大分子多元醇化合物(i),其含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,或組分(2)中至少含有一種大分子苯硼酸化合物(ii),其含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種小分子多元醇化合物(i),其含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,或組分(2)中至少含有一種小分子苯硼酸化合物(ii),其含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da;
并且,組分(1)中僅含有小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;組分(2)中僅含有小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種大分子多元醇化合物(i),其含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,且組分(2)中至少含有一種大分子苯硼酸化合物(ii),其含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種小分子多元醇化合物(i),其含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,且組分(2)中至少含有一種小分子苯硼酸化合物(ii),其含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii)。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種大分子多元醇化合物(i),或組分(2)中至少含有一種大分子苯硼酸化合物(ii);其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種大分子多元醇化合物(i),且組分(2)中至少含有一種大分子苯硼酸化合物(ii);其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元的大分子多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的大分子苯硼酸化合物(ii);
其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
至少一種同時(shí)含有一個(gè)或一個(gè)以上二醇基元和一個(gè)或一個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的化合物(iii),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
其中,至少一種化合物(iii)含有的二醇基元數(shù)和氨甲基苯硼酸基元數(shù)之和為三個(gè)或三個(gè)以上。
在本發(fā)明中所述的1,2-二醇基元,其選自乙二醇及其被取代形式失去至少一個(gè)非羥氫原子后形成的殘基、以及鄰二酚及其被取代形式及其被雜化形式及其組合失去至少一個(gè)非羥氫原子后形成的殘基。
在本發(fā)明中所述的1,3-二醇基元,其選自1,3-丙二醇及其被取代形式失去至少一個(gè)非羥氫原子后形成的殘基、以及2-羥甲基酚及其被取代形式及其被雜化形式及其組合失去至少一個(gè)非羥氫原子后形成的殘基。
在本發(fā)明中所述的氨甲基苯硼酸基元,其選自2-(氨甲基)苯硼酸、2-(氨甲基)苯硼酸酯失去至少一個(gè)苯環(huán)或氨基上的氫原子后形成的殘基,其中,氨甲基中的氨基選自伯胺、仲胺、叔胺或季銨鹽。其中,在本發(fā)明中所述的氨甲基苯基元,為氨甲基苯硼酸基元中除去硼酸基或硼酸酯基后剩下的殘基。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其除了含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,還含有二醇基元與其他有機(jī)硼酸基元形成的其他有機(jī)硼酸酯鍵;
其中,所述的其他有機(jī)硼酸酯鍵,其具有如下結(jié)構(gòu)中的至少一種且不包含所述的氨甲基苯基元結(jié)構(gòu):
其中,硼原子需與一個(gè)碳原子通過硼碳鍵相連,且至少有一個(gè)有機(jī)基團(tuán)通過所述硼碳鍵連接到硼原子上;
在本發(fā)明中所述的其他有機(jī)硼酸基元,其可選自其他有機(jī)硼酸基、其他有機(jī)硼酸酯基。
在本發(fā)明中所述的其他有機(jī)硼酸基,指的是由硼原子以及與該硼原子相連的兩個(gè)羥基所組成的結(jié)構(gòu)基元,且其中的硼原子需與一個(gè)碳原子通過硼碳鍵相連,且至少有一個(gè)有機(jī)基團(tuán)通過所述硼碳鍵連接到硼原子上,并且其不包含所述的氨甲基苯基元。
在本發(fā)明中所述的其他有機(jī)硼酸酯基,指的是由硼原子、與該硼原子相連的兩個(gè)氧原子和與此兩個(gè)氧原子相連的烴基或硅烷基所組成的結(jié)構(gòu)基元,且其中的硼原子需與一個(gè)碳原子通過硼碳鍵相連,且至少有一個(gè)有機(jī)基團(tuán)通過所述硼碳鍵連接到硼原子上,并且其不包含所述的氨甲基苯基元。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,可至少利用以下幾種化合物進(jìn)行合理配方組合作為原料反應(yīng)獲得動(dòng)態(tài)聚合物材料:
含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的多元醇化合物(i);含有氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);同時(shí)含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元以及氨甲基苯硼酸基元的化合物(iii);含有氨甲基苯硼酸酯鍵和其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(iv);不含有1,2-二醇基元、1,3-二醇基元、氨甲基苯硼酸基元以及氨甲基苯硼酸酯鍵但含有其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(v);其中,多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)均含有至少兩個(gè)官能團(tuán)且至少一種多元醇化合物(i)或苯硼酸化合物(ii)或化合物(iii)為三官能團(tuán)及其以上,化合物(iv)均含有至少兩個(gè)其他反應(yīng)性基團(tuán);其中,多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)和化合物(v)不單獨(dú)作為原料制備動(dòng)態(tài)聚合物材料。
在本發(fā)明中所述的多元醇化合物(i),其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,g為含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的基團(tuán),具有單一結(jié)構(gòu)或多種結(jié)構(gòu),其選自以下任一種結(jié)構(gòu):含有1,2-二醇基元的線型結(jié)構(gòu)、含有1,2-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu)、含有1,3-二醇基元的線型結(jié)構(gòu)、含有1,3-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu);
其中,n為g的個(gè)數(shù),n≥2;
其中,l為兩個(gè)或多個(gè)g之間的連接基團(tuán),選自單鍵、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)小分子鏈殘基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)大分子鏈殘基;
其中,q為l的個(gè)數(shù),q≥0。
在本發(fā)明中所述的苯硼酸化合物(ii),其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,a為含有氨甲基苯硼酸基元的基團(tuán),具有單一結(jié)構(gòu)或多種結(jié)構(gòu),其選自以下任一種結(jié)構(gòu):鄰位連有線型氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu),鄰位連有環(huán)狀氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu);
其中,m為a的個(gè)數(shù),m≥2;
其中,q為兩個(gè)或多個(gè)a之間的連接基團(tuán),選自單鍵、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基;
其中,p為q的個(gè)數(shù),p≥0。
在本發(fā)明中所述的同時(shí)含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元以及氨甲基苯硼酸基元的化合物(iii),其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,a為含有氨甲基苯硼酸基元的基團(tuán);x為a的個(gè)數(shù),x≥1;當(dāng)x≥2時(shí),基團(tuán)a可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu);g為含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的基團(tuán);y為g的個(gè)數(shù),y≥1;當(dāng)y≥2時(shí),基團(tuán)g可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu);t為兩個(gè)或多個(gè)a之間、或者兩個(gè)或多個(gè)g之間、或者a與g之間的連接基團(tuán),所述的t結(jié)構(gòu)可選自以下任一種或任幾種:?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基;v為基團(tuán)t的個(gè)數(shù),v≥1;當(dāng)v≥2時(shí),t可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中所述的含有氨甲基苯硼酸酯鍵和其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(iv),其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,e為含有氨甲基苯硼酸酯鍵的模塊;u為模塊e的個(gè)數(shù),u≥1;y為單個(gè)模塊e上的取代基團(tuán),或者為單個(gè)模塊e上的取代基團(tuán)和兩個(gè)或多個(gè)模塊e之間的連接基團(tuán),且至少一個(gè)基團(tuán)y與氨甲基苯硼酸酯鍵的氨甲基苯硼酸基元相連,至少一個(gè)基團(tuán)y與氨甲基苯硼酸酯鍵的二醇基元相連;其中,在至少一個(gè)基團(tuán)y中含有至少一個(gè)其他反應(yīng)性基團(tuán),并且在所有基團(tuán)y中含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)數(shù)大于等于2;r為基團(tuán)y的個(gè)數(shù),r≥2。
本發(fā)明中所述的化合物(v),對(duì)于其結(jié)構(gòu)沒有特別限定,任意合適的不含有二醇基元、氨甲基苯硼酸基元以及氨甲基苯硼酸酯鍵但含有其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物均可選作為本發(fā)明中的化合物(v)。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,所述的動(dòng)態(tài)聚合物及其組成的形態(tài)可以是普通固體、膠、彈性體、有機(jī)凝膠(包括普通有機(jī)凝膠、齊聚物溶脹凝膠、增塑劑溶脹凝膠、離子液體溶脹凝膠)、泡沫材料。
在動(dòng)態(tài)聚合物材料的制備過程中,還可以加入某些可添加的助劑、填料進(jìn)行共混來共同組成動(dòng)態(tài)聚合物材料,但這些添加物并不是必須的。
本發(fā)明的動(dòng)態(tài)聚合物材料,其具有廣闊的應(yīng)用前景,可應(yīng)用于以下制品:粘結(jié)劑、夾層膠、韌性材料、形狀記憶材料、密封材料、玩具、力傳感器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)動(dòng)態(tài)聚合物材料中的氨甲基苯硼酸酯鍵的動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)反應(yīng)條件溫和。相比于現(xiàn)有的其他動(dòng)態(tài)共價(jià)體系,本發(fā)明在氨甲基苯硼酸結(jié)構(gòu)中苯硼酸的鄰位連接有氨甲基基團(tuán)后,降低了硼酸的pka值,促進(jìn)了動(dòng)態(tài)氨甲基苯硼酸酯鍵在酯交換過程中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移和離去基團(tuán)解離,提高了氨甲基苯硼酸與二醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)的速率??稍跓o需催化劑、無需高溫、光照或特定ph的條件下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚合物的合成以及氨甲基苯硼酸酯鍵的強(qiáng)動(dòng)態(tài)可逆性,在提高了制備效率的同時(shí),也降低了使用環(huán)境的局限性,擴(kuò)展了聚合物的應(yīng)用范圍。此外,通過可選擇性地控制其他條件(如加入助劑、調(diào)整反應(yīng)溫度等),能夠在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下,加速或淬滅動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)平衡,使其處于所需的狀態(tài),這在現(xiàn)有的超分子化學(xué)以及動(dòng)態(tài)共價(jià)體系里面是較難做到的。
(2)聚合物材料具有良好的可調(diào)控性。通過控制作為原料的化合物的分子結(jié)構(gòu)(特別是氨甲基苯硼酸基元和二醇基元的官能團(tuán)結(jié)構(gòu))、官能團(tuán)數(shù)、分子量等參數(shù),可制備出具有不同表觀特征、性能可調(diào)、用途廣泛的動(dòng)態(tài)聚合物材料。當(dāng)動(dòng)態(tài)聚合物中引入其他有機(jī)硼酸酯鍵時(shí),可以在更大范圍內(nèi)對(duì)聚合物材料中動(dòng)態(tài)可逆鍵的動(dòng)態(tài)性進(jìn)行組合搭配和調(diào)控,基于其他有機(jī)硼酸酯鍵與氨甲基苯硼酸酯鍵動(dòng)態(tài)性的差異,能夠獲得結(jié)構(gòu)更為豐富、性能更為多樣、動(dòng)態(tài)可逆效果更具層次性的聚合物材料。
(3)利用多官能團(tuán)組分進(jìn)行反應(yīng),能夠得到交聯(lián)的動(dòng)態(tài)聚合物,使得材料在力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐溶劑性、抗蠕變性能等方面有更好的表現(xiàn);特別是,利用多官能團(tuán)組分進(jìn)行反應(yīng),降低了無效閉環(huán)造成的不良影響,從而更大限度地保證了組分的利用率以及材料性能的穩(wěn)定性和可靠性,從而得到性能更為優(yōu)異的動(dòng)態(tài)聚合物材料。此外,傳統(tǒng)的交聯(lián)聚合物一般韌性比較有限,而在聚合物中引入動(dòng)態(tài)氨甲基苯硼酸酯鍵并將其作為聚合鏈接點(diǎn)和/或交聯(lián)鏈接點(diǎn)后,氨甲基苯硼酸酯鍵在外力作用下能以“可犧牲鍵”的形式進(jìn)行斷裂,為交聯(lián)聚合物提供了足夠的韌性,從而使得聚合物材料能夠獲得優(yōu)異的拉伸韌性和抗撕裂性。
參考下述實(shí)施方式說明、實(shí)施例和所附權(quán)利要求書,本發(fā)明的這些和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少一種多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,或組分(2)中至少一種苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;
并且,組分(1)中僅含有小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;組分(2)中僅含有小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少一種多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;
并且,組分(2)中僅含有小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(2)中至少一種苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;
并且,組分(1)中僅含有小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少一種多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,且組分(2)中至少一種苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中含有大分子多元醇化合物(i)或組分(2)中含有大分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種大分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,或至少一種大分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da;
并且,組分(1)中僅含有小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;組分(2)中僅含有小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種大分子多元醇化合物(i),其含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,或組分(2)中至少含有一種大分子苯硼酸化合物(ii),其含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種小分子多元醇化合物(i),其含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,或組分(2)中至少含有一種小分子苯硼酸化合物(ii),其含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da;
并且,組分(1)中僅含有小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;組分(2)中僅含有小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種大分子多元醇化合物(i),其含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,且組分(2)中至少含有一種大分子苯硼酸化合物(ii),其含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有兩個(gè)或兩個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種小分子多元醇化合物(i),其含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元,且組分(2)中至少含有一種小分子苯硼酸化合物(ii),其含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物(i)與小分子苯硼酸化合物(ii),其分子量不超過1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii)。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種大分子多元醇化合物(i),或組分(2)中至少含有一種大分子苯硼酸化合物(ii);其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元的多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);
其中,組分(1)中至少含有一種大分子多元醇化合物(i),且組分(2)中至少含有一種大分子苯硼酸化合物(ii);其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
組分(1),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元的大分子多元醇化合物(i),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
組分(2),為至少一種含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的大分子苯硼酸化合物(ii);
其中,所述的大分子多元醇化合物(i)與大分子苯硼酸化合物(ii),其分子量大于1000da。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其在聚合物鏈骨架上含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,其中氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后至少獲得以下組分:
至少一種同時(shí)含有一個(gè)或一個(gè)以上二醇基元和一個(gè)或一個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的化合物(iii),其中,所述二醇基元選自1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;
其中,至少一種化合物(iii)含有的二醇基元數(shù)和氨甲基苯硼酸基元數(shù)之和為三個(gè)或三個(gè)以上。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,動(dòng)態(tài)聚合物中的氨甲基苯硼酸酯鍵完全水解后,也可以同時(shí)含有化合物(iii)和多元醇化合物(i)和/或苯硼酸化合物(ii)。
其中,所述的1,2-二醇基元,其可選自乙二醇
其中,所述的1,3-二醇基元,其可選自1,3-丙二醇
在本發(fā)明中所述的氨甲基苯硼酸基元,其選自2-(氨甲基)苯硼酸
其中,在本發(fā)明中所述的氨甲基苯基元,其為氨甲基苯硼酸基元中除去硼酸基或硼酸酯基后剩下的殘基,即
在本發(fā)明中所述的官能團(tuán),在沒有其他特別指明的情況下,均指的是以上所述的1,2-二醇基元、或者1,3-二醇基元、或者氨甲基苯硼酸基元、或者它們的組合。其中,一個(gè)1,2-二醇基元或一個(gè)1,3-二醇基元或一個(gè)氨甲基苯硼酸基元即為一個(gè)官能團(tuán)。
在本發(fā)明各實(shí)施方式中的組分(1)中可包含一種、兩種或兩種以上的多元醇化合物(i);組分(2)中可包含一種、兩種或兩種以上的苯硼酸化合物(ii)。
本發(fā)明中所述的氨甲基苯硼酸酯鍵具有五元環(huán)或六元環(huán),其由二醇基元與氨甲基苯硼酸基元進(jìn)行反應(yīng)形成,其具有以下兩種典型結(jié)構(gòu):
其中,
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,一種動(dòng)態(tài)聚合物材料,其特征在于,其除了含有二醇基元與氨甲基苯硼酸基元形成的氨甲基苯硼酸酯鍵,還含有二醇基元與其他有機(jī)硼酸基元形成的其他有機(jī)硼酸酯鍵;
其中,所述的其他有機(jī)硼酸酯鍵,其具有如下結(jié)構(gòu)且不包含所述的氨甲基苯基元結(jié)構(gòu):
其中,硼原子需與一個(gè)碳原子通過硼碳鍵相連,且至少有一個(gè)有機(jī)基團(tuán)通過所述硼碳鍵連接到硼原子上;
在本發(fā)明中所述的其他有機(jī)硼酸基元,其可選自其他有機(jī)硼酸基、其他有機(jī)硼酸酯基。
在本發(fā)明中所述的其他有機(jī)硼酸基,指的是由硼原子以及與該硼原子相連的兩個(gè)羥基所組成的結(jié)構(gòu)基元
在本發(fā)明中所述的其他有機(jī)硼酸酯基,指的是由硼原子、與該硼原子相連的兩個(gè)氧原子和與此兩個(gè)氧原子相連的烴基或硅烷基所組成的結(jié)構(gòu)基元(
本發(fā)明中所述的“聚合物鏈骨架”,指的是存在于動(dòng)態(tài)聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)骨架中的任意鏈段。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,可至少利用以下幾種化合物進(jìn)行合理配方組合作為原料反應(yīng)獲得動(dòng)態(tài)聚合物材料:
含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的多元醇化合物(i);含有氨甲基苯硼酸基元的苯硼酸化合物(ii);同時(shí)含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元以及氨甲基苯硼酸基元的化合物(iii);含有氨甲基苯硼酸酯鍵和其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(iv);不含有1,2-二醇基元、1,3-二醇基元、氨甲基苯硼酸基元以及氨甲基苯硼酸酯鍵但含有其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(v);其中,多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)均含有至少兩個(gè)官能團(tuán)且至少一種多元醇化合物(i)或苯硼酸化合物(ii)或化合物(iii)為三官能團(tuán)及其以上,化合物(iv)均含有至少兩個(gè)其他反應(yīng)性基團(tuán);其中,多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)和化合物(v)不單獨(dú)作為原料制備動(dòng)態(tài)聚合物材料。
所述的多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)、化合物(iv)、化合物(v),其可以是分子量不超過1000da的小分子化合物,也可以是分子量大于1000da的大分子化合物;在多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)中,可以含有或者不含有其他反應(yīng)性基團(tuán)。
所述的其他反應(yīng)性基團(tuán),指的是能夠自發(fā)地或者能夠在引發(fā)劑或光、熱、輻照、催化等條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成普通共價(jià)鍵和其他有機(jī)硼酸酯鍵的基團(tuán),合適的基團(tuán)包括但不僅限于:羥基、羧基、羰基、?;?、酰胺基、酰氧基、氨基、醛基、磺酸基、磺?;?、巰基、烯基、炔基、氰基、嗪基、肟基、肼基、胍基、鹵素、異氰酸酯基團(tuán)、酸酐基團(tuán)、環(huán)氧基團(tuán)、硅氫基團(tuán)、丙烯酸酯基團(tuán)、丙烯酰胺基團(tuán)、馬來酰亞胺基團(tuán)、琥珀酰亞胺酯基團(tuán)、降冰片烯基團(tuán)、偶氮基團(tuán)、疊氮基團(tuán)、雜環(huán)基團(tuán)、三唑啉二酮、碳自由基、氧自由基、其他有機(jī)硼酸基、其他有機(jī)硼酸酯基等;優(yōu)選羥基、氨基、巰基、烯基、異氰酸酯基團(tuán)、環(huán)氧基團(tuán)、丙烯酸酯基團(tuán)、丙烯酰胺基團(tuán)。
在本發(fā)明中所述的其他反應(yīng)性基團(tuán),其在體系中起到的作用,是在所述的化合物本身或其與其他化合物之間或與其反應(yīng)產(chǎn)物之間直接通過所述的其他反應(yīng)性基團(tuán)的反應(yīng)形成普通共價(jià)鍵或其他有機(jī)硼酸酯鍵,從而使得所述化合物和/或其反應(yīng)產(chǎn)物的分子量增大/官能度增加,在化合物和/或其反應(yīng)產(chǎn)物之間形成聚合。此外,在本發(fā)明中也可利用其他反應(yīng)性基團(tuán)對(duì)動(dòng)態(tài)聚合物進(jìn)行功能化改性,如通過反應(yīng)在聚合物中引入發(fā)光基團(tuán)、憎水基團(tuán)、生物活性基團(tuán)等。
在本發(fā)明中,也可以選用單官能團(tuán)的多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)以及僅含有一個(gè)其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(iv)和化合物(v),用于對(duì)動(dòng)態(tài)聚合物的聚合度和/或交聯(lián)度進(jìn)行調(diào)控。
在化合物原料相互反應(yīng)后,組分之間能夠進(jìn)行聚合和交聯(lián),獲得分子量更高的交聯(lián)的動(dòng)態(tài)聚合物。其中,化合物原料中的官能團(tuán)可以完全反應(yīng),也可以部分反應(yīng),并不要求其中所有的二醇基元和氨甲基苯硼酸基元都完全相互反應(yīng)形成氨甲基苯硼酸酯鍵,而且對(duì)其反應(yīng)后的交聯(lián)程度并未做限定,只要形成的氨甲基苯硼酸酯鍵足以使得在反應(yīng)產(chǎn)物中形成并維持交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)即可。
在本發(fā)明中所述的多元醇化合物(i),其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,g為含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的基團(tuán);n為g的個(gè)數(shù),n≥2;l為兩個(gè)或多個(gè)g之間的連接基團(tuán);q為l的個(gè)數(shù),q≥0。
所述的g可為單一結(jié)構(gòu)或多種結(jié)構(gòu),即任一種多元醇化合物(i)中含有的g可以相同,也可以不同;其選自以下任一種結(jié)構(gòu):含有1,2-二醇基元的線型結(jié)構(gòu)、含有1,2-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu)、含有1,3-二醇基元的線型結(jié)構(gòu)、含有1,3-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
所述的含有1,2-二醇基元的線型結(jié)構(gòu),其可選自以下任一種結(jié)構(gòu)或其異構(gòu)形式:
其中,r1~r3為與1,2-二醇基元相連的一價(jià)基團(tuán);
其中,r1~r3各自獨(dú)立地選自以下任一種結(jié)構(gòu):氫原子、雜原子基團(tuán)、分子量不超過1000da的小分子烴基、分子量大于1000da的聚合物鏈殘基;
其中,a1~a4的異構(gòu)形式各自獨(dú)立地選自位置異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)、手性異構(gòu)中任一種。
特別地,當(dāng)q=0,且g選自含有1,2-二醇基元的線型結(jié)構(gòu)時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間可以通過共用一個(gè)碳原子或共用一個(gè)碳碳單鍵的形式來構(gòu)成多元醇化合物(i)。
當(dāng)q>0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間可以通過以下任一種或任幾種的l來構(gòu)成多元醇化合物(i):?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)小分子鏈殘基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)大分子鏈殘基。此時(shí),形成的多元醇化合物(i)的典型結(jié)構(gòu)如:
其中,g為一個(gè)固定值或平均值,優(yōu)選g≥36。
所述的含有1,2-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu),其由乙二醇分子殘基中的兩個(gè)碳原子間通過同一個(gè)基團(tuán)相連而成,或者由鄰二酚及其被取代形式及其被雜化形式及其組合構(gòu)成;其中,環(huán)狀結(jié)構(gòu)為3~200元環(huán),優(yōu)選3~50元環(huán),更優(yōu)選3~10元環(huán),環(huán)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量為1個(gè)、2個(gè)或更多個(gè),g中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可選自以下任一種:脂肪族環(huán)、芳香族環(huán)、醚環(huán)、縮合環(huán)及其組合;
其中,環(huán)狀結(jié)構(gòu)中均包含有1,2-二醇基元;
其中,l連接在1,2-二醇基元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的成環(huán)原子上。
合適的含有1,2-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu)舉例如:
特別地,當(dāng)q=0,且g選自含有1,2-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間可以通過共用一個(gè)碳原子、共用一個(gè)碳碳單鍵或共用一個(gè)碳碳雙鍵的形式來構(gòu)成多元醇化合物(i)。此時(shí),形成的多元醇化合物(i)的典型結(jié)構(gòu)如下:
當(dāng)q>0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間可以通過以下任一種或任幾種的l來構(gòu)成多元醇化合物(i):?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)小分子鏈殘基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)大分子鏈殘基。此時(shí),形成的多元醇化合物(i)的典型結(jié)構(gòu)如下:
其中,g為一個(gè)固定值或平均值,優(yōu)選g≥36。
所述的含有1,3-二醇基元的線型結(jié)構(gòu),其可選自以下任一種結(jié)構(gòu)或其異構(gòu)形式:
其中,r4~r8為與1,3-二醇基元相連的一價(jià)基團(tuán);
其中,r4~r8各自獨(dú)立地選自以下任一種結(jié)構(gòu):氫原子、雜原子基團(tuán)、分子量不超過1000da的小分子烴基、分子量大于1000da的聚合物鏈殘基;
其中,b1~b6的異構(gòu)形式各自獨(dú)立地選自位置異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)、手性異構(gòu)中任一種。
當(dāng)q=0,且g選自含有1,3-二醇基元的線型結(jié)構(gòu)時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間可以通過共用一個(gè)碳原子或共用一個(gè)碳碳單鍵的形式來構(gòu)成多元醇化合物(i)。此時(shí),形成的多元醇化合物(i)的典型結(jié)構(gòu)如下:
當(dāng)q>0時(shí),g選自b1~b6或其異構(gòu)形式,兩個(gè)或多個(gè)g之間可以通過以下任一種或任幾種的l來構(gòu)成多元醇化合物(i):?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)小分子鏈殘基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)大分子鏈殘基。此時(shí),形成的多元醇化合物(i)的典型結(jié)構(gòu)如下:
其中,g為一個(gè)固定值或平均值,優(yōu)選g≥36。
所述的含有1,3-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu),其由1,3-丙二醇分子殘基中的兩個(gè)碳原子間通過同一個(gè)基團(tuán)相連構(gòu)成,或者由2-羥甲基酚及其被取代形式及其被雜化形式及其組合構(gòu)成;環(huán)狀結(jié)構(gòu)為3~200元環(huán),優(yōu)選3~10元環(huán),更優(yōu)選3~6元環(huán),環(huán)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量為1個(gè)、2個(gè)或更多個(gè),g中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可選自以下任一種:脂肪族環(huán)、芳香族環(huán)、醚環(huán)、縮合環(huán)及其組合;
其中,環(huán)狀結(jié)構(gòu)中均包含有1,3-二醇基元;
其中,l連接在1,3-二醇基元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的成環(huán)原子上和1,3-二醇基元的碳原子上。
合適的含有1,3-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu)舉例如:
當(dāng)q=0,且g選自含有1,3-二醇基元的環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間可以通過共用一個(gè)碳原子、共用一個(gè)碳碳單鍵或共用一個(gè)碳碳雙鍵的形式來構(gòu)成多元醇化合物(i)。此時(shí),形成的多元醇化合物(i)的典型結(jié)構(gòu)如下:
當(dāng)q>0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間可以通過以下任一種或任幾種的l來構(gòu)成多元醇化合物(i):?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)小分子鏈殘基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)大分子鏈殘基。此時(shí),形成的多元醇化合物(i)的典型結(jié)構(gòu)如下:
其中,g為一個(gè)固定值或平均值,優(yōu)選g≥36。
在單個(gè)g中僅包含有一個(gè)1,2-二醇基元或1,3-二醇基元。
所述l選自以下任一種結(jié)構(gòu):?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)小分子鏈殘基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)無機(jī)大分子鏈殘基;
當(dāng)q>0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間通過上述l連接構(gòu)成多元醇化合物(i);當(dāng)q=0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)g之間通過共用一個(gè)碳原子、共用一個(gè)碳碳單鍵或共用一個(gè)碳碳雙鍵的形式構(gòu)成多元醇化合物(i),舉例如下:
上述多元醇化合物(i)的典型結(jié)構(gòu)僅為更好地說明多元醇化合物(i)在此條件下所具有的結(jié)構(gòu)而提出,提出的典型結(jié)構(gòu)僅為此條件下最有代表性的一些結(jié)構(gòu),而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
在本發(fā)明中所述的苯硼酸化合物(ii),其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,a為含有氨甲基苯硼酸基元的基團(tuán);m為a的個(gè)數(shù),m≥2;q為兩個(gè)或多個(gè)a之間的連接基團(tuán);p為q的個(gè)數(shù),p≥0。
任一種苯硼酸化合物(ii)中含有的a具有單一結(jié)構(gòu)或多種結(jié)構(gòu),即任一種苯硼酸化合物(ii)中含有的a可以相同,也可以不同;其選自以下任一種結(jié)構(gòu):鄰位連有線型氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu),鄰位連有環(huán)狀氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu)。
所述的鄰位連有線型氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu),其氨甲基中的氨基所在結(jié)構(gòu)為線型結(jié)構(gòu),其選自以下任一種結(jié)構(gòu)或其異構(gòu)形式:
其中,bor代表硼酸基或硼酸酯基;r9~r13為與氨甲基苯硼酸基元相連的一價(jià)基團(tuán);
其中,r9~r13各自獨(dú)立地選自以下任一種結(jié)構(gòu):氫原子、雜原子基團(tuán)、分子量不超過1000da的小分子烴基、分子量大于1000da的聚合物鏈殘基;
其中,c1~c6的異構(gòu)形式各自獨(dú)立地選自位置異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)中任一種;
其中,c1~c6及其異構(gòu)結(jié)構(gòu)中的氨基選自伯胺、仲胺、叔胺或季銨鹽。
當(dāng)p=0,且a選自鄰位連有線型氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu)時(shí),兩個(gè)或多個(gè)a之間可以以共用一個(gè)碳碳雙鍵或共用一個(gè)苯環(huán)的形式來得到苯硼酸化合物(ii)。此時(shí),形成的苯硼酸化合物(ii)的典型結(jié)構(gòu)如下:
其中,上述結(jié)構(gòu)中的硼酸也可以硼酸酯的形式存在。
當(dāng)p>0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)a之間可以通過以下任一種或任幾種的q來構(gòu)成苯硼酸化合物(ii):?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基。此時(shí),形成的苯硼酸化合物(ii)的典型結(jié)構(gòu)如下:
其中,g為一個(gè)固定值或平均值,優(yōu)選g≥36,同時(shí),上述結(jié)構(gòu)中的硼酸也可以硼酸酯的形式存在。
所述的鄰位連有環(huán)狀氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu),其氨甲基中的氨基所在結(jié)構(gòu)為環(huán)狀結(jié)構(gòu),環(huán)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量為1個(gè),環(huán)狀結(jié)構(gòu)可為3~6元的任一種氮雜單環(huán),且成環(huán)原子各自獨(dú)立地為碳原子或雜原子;所述的雜原子可選自氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、硅原子、硼原子;氮雜環(huán)的成環(huán)原子上的氫原子可以被任一取代基取代,也可以不被取代。概括地講,所述的氮雜環(huán)包括但不限于氮雜三元環(huán)、氮雜四元環(huán)、吡咯、四氫吡咯、哌啶、吡唑、咪唑等;氮雜環(huán)優(yōu)選氮雜三元環(huán)、四氫吡咯、哌啶。舉例如下:
其中,上述結(jié)構(gòu)中的硼酸也可以硼酸酯的形式存在。
其中,q連接在氨甲基苯硼酸基元中苯環(huán)的碳原子上和氨基所在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的成環(huán)原子上。
其中,鄰位連有環(huán)狀氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu)中的氨基選自叔胺或季銨鹽。
當(dāng)p=0,且a選自鄰位連有環(huán)狀氨甲基結(jié)構(gòu)的苯硼酸結(jié)構(gòu)時(shí),兩個(gè)或多個(gè)a之間可以通過共用一個(gè)碳原子、共用一個(gè)碳碳單鍵、共用一個(gè)碳碳雙鍵或共用一個(gè)苯環(huán)的形式來得到苯硼酸化合物(ii)。此時(shí),形成的苯硼酸化合物(ii)的典型結(jié)構(gòu)如下:
其中,上述結(jié)構(gòu)中的硼酸也可以硼酸酯的形式存在。
當(dāng)p>0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)a之間可以通過以下任一種或任幾種的q來構(gòu)成苯硼酸化合物(ii):?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基。此時(shí),形成的苯硼酸化合物(ii)的典型結(jié)構(gòu)如下:
其中,g為一個(gè)固定值或平均值,優(yōu)選g≥36,同時(shí),上述結(jié)構(gòu)中的硼酸也可以硼酸酯的形式存在。
在單個(gè)a中僅包含有一個(gè)氨甲基苯硼酸基元。
所述q選自以下任一種結(jié)構(gòu):?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基。
當(dāng)p>0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)a之間通過上述q連接構(gòu)成苯硼酸化合物(ii);當(dāng)p=0時(shí),兩個(gè)或多個(gè)a之間通過共用一個(gè)碳原子、共用一個(gè)碳碳單鍵、共用一個(gè)碳碳雙鍵或共用一個(gè)苯環(huán)的形式構(gòu)成苯硼酸化合物(ii),舉例如:
其中,上述結(jié)構(gòu)中的硼酸也可以硼酸酯的形式存在。
上述苯硼酸化合物(ii)的典型結(jié)構(gòu)僅為更好地說明苯硼酸化合物(ii)在此條件下所具有的結(jié)構(gòu)而提出,提出的典型結(jié)構(gòu)僅為此條件下最有代表性的一些結(jié)構(gòu),而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
在本發(fā)明中所述的同時(shí)含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元以及氨甲基苯硼酸基元的化合物(iii),其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,a為含有氨甲基苯硼酸基元的基團(tuán),其具體定義可參考苯硼酸化合物(ii)中基團(tuán)a的定義,這里不再贅述;x為a的個(gè)數(shù),x≥1;當(dāng)x≥2時(shí),基團(tuán)a可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu);g為含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的基團(tuán),其具體定義可參考多元醇化合物(i)中基團(tuán)g的定義,這里不再贅述;y為g的個(gè)數(shù),y≥1;當(dāng)y≥2時(shí),基團(tuán)g可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu);t為兩個(gè)或多個(gè)a之間、或者兩個(gè)或多個(gè)g之間、或者a與g之間的連接基團(tuán),所述的t結(jié)構(gòu)可選自以下任一種或任幾種:?jiǎn)捂I、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基,其具體定義可參考苯硼酸化合物(ii)中基團(tuán)q的定義,這里不再贅述;v為基團(tuán)t的個(gè)數(shù),v≥1;當(dāng)v≥2時(shí),t可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu)。
在多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)中,除了含有二醇基元、氨甲基苯硼酸基元外,還可以選擇性地含有其他反應(yīng)性基團(tuán),其中也包括其他有機(jī)硼酸基和/或其他有機(jī)硼酸酯基。
在本發(fā)明中所述的含有氨甲基苯硼酸酯鍵和其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(iv),其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,e為含有氨甲基苯硼酸酯鍵的模塊;u為模塊e的個(gè)數(shù),u≥1;y為單個(gè)模塊e上的取代基團(tuán),或者為單個(gè)模塊e上的取代基團(tuán)和兩個(gè)或多個(gè)模塊e之間的連接基團(tuán),且至少一個(gè)基團(tuán)y與氨甲基苯硼酸酯鍵的氨甲基苯硼酸基元相連,至少一個(gè)基團(tuán)y與氨甲基苯硼酸酯鍵的二醇基元相連;其中,在至少一個(gè)基團(tuán)y中含有至少一個(gè)其他反應(yīng)性基團(tuán),并且在所有基團(tuán)y中含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)數(shù)大于等于2;r為基團(tuán)y的個(gè)數(shù),r≥2。
所述的含有氨甲基苯硼酸酯鍵的模塊e,其可以如下結(jié)構(gòu)表示:
其中,
在本發(fā)明中,所述的含有氨甲基苯硼酸酯鍵的模塊e,可以通過本發(fā)明中所提到的任一種或任幾種含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的基團(tuán)g與任一種或任幾種含有氨甲基苯硼酸基元的基團(tuán)a通過二醇基元與氨甲基苯硼酸基元之間的縮合反應(yīng)或酯交換反應(yīng)所得。
當(dāng)u=1時(shí),y為單個(gè)模塊e上的取代基團(tuán),y可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu),并且y含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)的數(shù)量和結(jié)構(gòu)必須保證可以獲得所述的動(dòng)態(tài)聚合物材料;所述的y結(jié)構(gòu)可選自以下任一種或任幾種:分子量不超過1000da的小分子烴基、分子量大于1000da的聚合物鏈殘基。
當(dāng)u>1時(shí),模塊e可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu),y為單個(gè)模塊e上的取代基團(tuán)和兩個(gè)或多個(gè)模塊e之間的連接基團(tuán),y可選自同一種結(jié)構(gòu)或多種不同結(jié)構(gòu),并且y含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)的數(shù)量和結(jié)構(gòu)必須保證可以獲得所述的動(dòng)態(tài)聚合物材料;所述的y結(jié)構(gòu)可選自分子量不超過1000da的小分子烴基、分子量大于1000da的聚合物鏈殘基中的至少一種以及單鍵、雜原子連接基、分子量不超過1000da的二價(jià)或多價(jià)小分子烴基、分子量大于1000da的二價(jià)或多價(jià)聚合物鏈殘基中的至少一種。
對(duì)于含有氨甲基苯硼酸酯鍵和其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物(iv),其一般為含有氨甲基苯硼酸酯鍵的單體、含有氨甲基苯硼酸酯鍵的低聚物、含有氨甲基苯硼酸酯鍵的預(yù)聚物?;衔?iv)可通過任意合適的方法制備,包括通過合適的多元醇化合物(i)和苯硼酸化合物(ii)進(jìn)行制備。
本發(fā)明中所述的化合物(v),對(duì)于其結(jié)構(gòu)沒有特別限定,任意合適的不含有二醇基元、氨甲基苯硼酸基元以及氨甲基苯硼酸酯鍵但含有其他反應(yīng)性基團(tuán)的化合物均可選作為本發(fā)明中的化合物(v),需要說明的是,在本發(fā)明所述的化合物(v)中,可以選擇性地包含有所述的其他有機(jī)硼酸基和/或其他有機(jī)硼酸酯基。
在本發(fā)明中所提到的雜原子基團(tuán),其可以是任意合適的含有雜原子的基團(tuán),其可選自以下任一種基團(tuán),但本發(fā)明不僅限于此:鹵素、羥基、硫醇、羧基、硝基、伯胺基、硅基、磷基、三氮唑、異噁唑、酰胺基、酰亞胺基、硫代酰胺基、烯胺基、碳酸酯基、氨基甲酸酯基、硫酯基、原酸酯基、磷酸酯基、亞磷酸酯基、次磷酸酯基、膦酸酯基、磷酰基、亞磷酰基、次磷酰基、碳酰胺、硫代酰胺、磷酰胺、亞磷酰胺、焦磷酰胺、環(huán)磷酰胺、異環(huán)磷酰胺、硫代磷酰胺、烏頭?;?、肽鍵、偶氮基、脲基、異脲基、異硫脲基、脲基甲酸酯基、硫脲基甲酸酯基、胍基、脒基、氨基胍基、氨基脒基、亞氨酸基、亞氨酸硫酯基、硝?;?、亞硝?;?、磺酸基、磺酸酯基、亞磺酸酯基、磺酰胺基、亞磺酰胺基、磺酰肼基、磺酰脲基、馬來酰亞胺、三唑啉二酮。
在本發(fā)明中所提到的分子量不超過1000da的小分子烴基,其一般含有1到71個(gè)碳原子,其可含有雜原子基團(tuán),也可不含有雜原子基團(tuán)。概括地講,所述的小分子烴基可選自以下組中任一種、任一種的不飽和形式、任一種的被取代形式、任一種的被雜化形式及其組合:c1-71烷基、環(huán)c3-71烷基、苯基、芐基、芳烴基;小分子烴基優(yōu)選為甲基、乙基、丙基、丙烯、丁基、丁烯、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、環(huán)己基、苯基;更優(yōu)選為甲基、乙基、丙基、苯基。
在本發(fā)明中所提到的分子量大于1000da的聚合物鏈殘基,其可為任意合適的聚合物鏈殘基,包括但不僅限于碳鏈聚合物殘基、雜鏈聚合物殘基、元素有機(jī)聚合物殘基。其中,聚合物可為均聚物,也可為任幾種單體、低聚物或聚合物組成的共聚物;聚合物鏈可為柔性鏈,也可為剛性鏈。
其中,所述的碳鏈聚合物殘基,其可以是任意合適的大分子主鏈主要由碳原子構(gòu)成的聚合物殘基,其可選自以下組中任一種、任一種的不飽和形式、任一種的被取代形式、任一種的被雜化形式及其組合:聚烯烴類鏈殘基,如聚乙烯鏈殘基、聚丙烯鏈殘基、聚異丁烯鏈殘基、聚苯乙烯鏈殘基、聚氯乙烯鏈殘基、聚偏氯乙烯鏈殘基、聚氟乙烯鏈殘基、聚四氟乙烯鏈殘基、聚三氟氯乙烯鏈殘基、聚醋酸乙烯酯鏈殘基、聚乙烯基烷基醚鏈殘基、聚丁二烯鏈殘基、聚異戊二烯鏈殘基、聚氯丁二烯鏈殘基、聚降冰片烯鏈殘基、聚乙烯醇?xì)埢?;聚丙烯酸類鏈殘基,如聚丙烯酸鏈殘基、聚丙烯酰胺鏈殘基、聚丙烯酸甲酯鏈殘基、聚甲基丙烯酸甲酯鏈殘基等;聚丙烯腈類鏈殘基,如聚丙烯腈鏈殘基等;?yōu)選聚乙烯鏈殘基、聚丙烯鏈殘基、聚苯乙烯鏈殘基、聚氯乙烯鏈殘基、聚丁二烯鏈殘基、聚異戊二烯鏈殘基、聚丙烯酸鏈殘基、聚丙烯酰胺鏈殘基、聚丙烯腈鏈殘基。
所述的雜鏈聚合物殘基,其可以是任意合適的大分子主鏈主要由碳原子和氮、氧、硫等雜原子構(gòu)成的聚合物殘基,其可選自以下組中任一種、任一種的不飽和形式、任一種的被取代形式、任一種的被雜化形式及其組合:聚醚類鏈殘基,如聚環(huán)氧乙烷鏈殘基、聚環(huán)氧丙烷鏈殘基、聚四氫呋喃鏈殘基、環(huán)氧樹脂鏈殘基、酚醛樹脂鏈殘基、聚苯醚鏈殘基等;聚酯類鏈殘基,如聚己內(nèi)酯鏈殘基、聚戊內(nèi)酯鏈殘基、聚丙交酯鏈殘基、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯鏈殘基、不飽和聚酯鏈殘基、醇酸樹脂鏈殘基、聚碳酸酯鏈殘基、生物聚酯鏈殘基、液晶聚酯鏈殘基等;聚胺類鏈殘基,如聚酰胺鏈殘基、聚酰亞胺鏈殘基、聚氨酯鏈殘基、聚脲鏈殘基、聚硫代氨基甲酸酯鏈殘基、脲醛樹脂鏈殘基、蜜胺樹脂鏈殘基、液晶聚合物鏈殘基等;聚硫類鏈殘基,如聚砜鏈殘基、聚苯硫醚鏈殘基等;優(yōu)選聚環(huán)氧乙烷鏈殘基、聚四氫呋喃鏈殘基、環(huán)氧樹脂鏈殘基、聚己內(nèi)酯鏈殘基、聚丙交酯鏈殘基、聚酰胺鏈殘基、聚氨酯鏈殘基、聚脲鏈殘基;所述的雜鏈聚合物殘基,其可通過點(diǎn)擊反應(yīng),如cuaac反應(yīng)、thiol-ene反應(yīng)形成。
所述的元素有機(jī)聚合物殘基,其可以是任意合適的大分子主鏈主要由硅、硼、鋁等無機(jī)元素雜原子和氮、氧、硫、磷等雜原子構(gòu)成的聚合物殘基,其可選自以下組中任一種、任一種的不飽和形式、任一種的被取代形式、任一種的被雜化形式及其組合:有機(jī)硅類聚合物鏈殘基,如聚有機(jī)硅烷鏈殘基、聚有機(jī)硅氧烷鏈殘基、聚有機(jī)硅硼烷鏈殘基、聚有機(jī)硅氮烷鏈殘基、聚有機(jī)硅硫烷鏈殘基、聚有機(jī)磷硅氧烷鏈殘基、聚有機(jī)金屬硅氧烷鏈殘基;有機(jī)硼類聚合物鏈殘基,如聚有機(jī)硼烷鏈殘基、聚有機(jī)硼氮烷鏈殘基、聚有機(jī)硼硫烷鏈殘基、聚有機(jī)硼磷烷鏈殘基等;有機(jī)磷類聚合物鏈殘基;有機(jī)鉛類聚合物鏈殘基;有機(jī)錫類聚合物鏈殘基;有機(jī)砷類聚合物鏈殘基;有機(jī)銻類聚合物鏈殘基;優(yōu)選聚有機(jī)硅烷鏈殘基、聚有機(jī)硅氧烷鏈殘基、聚有機(jī)硼烷鏈殘基。
在本發(fā)明中所提到的分子量不超過1000da的無機(jī)小分子鏈殘基,其可以是任意合適的分子主鏈和側(cè)鏈均主要由硅、硼、鋁等無機(jī)元素雜原子和氮、氧、硫、磷等雜原子構(gòu)成的無機(jī)小分子鏈殘基,概括地講,所述的無機(jī)小分子鏈殘基可選自以下組中任一種、任一種的不飽和形式、任一種的被取代形式、任一種的被雜化形式:硅烷鏈殘基、硅氧化合物鏈殘基、硫硅化合物鏈殘基、硫氮化合物鏈殘基、磷腈化合物鏈殘基、磷氧化合物鏈殘基、硼烷鏈殘基、硼氧化合物鏈殘基;優(yōu)選硅烷鏈殘基、硅氧化合物鏈殘基、磷腈化合物鏈殘基、硼烷鏈殘基。
在本發(fā)明中所提到的分子量大于1000da的無機(jī)大分子鏈殘基,其可以是任意合適的大分子主鏈和側(cè)鏈均主要由硅、硼、鋁等無機(jī)元素雜原子和氮、氧、硫、磷等雜原子構(gòu)成的無機(jī)大分子鏈殘基,其可選自以下組中任一種、任一種的不飽和形式、任一種的被取代形式、任一種的被雜化形式及其組合:聚硅烷鏈殘基、聚硅氧烷鏈殘基、聚硫硅鏈殘基、聚硫氮鏈殘基、聚磷酸鏈殘基、聚磷腈鏈殘基、聚氯代磷腈鏈殘基、聚硼烷鏈殘基;也可選自以下組中任一種帶有殘基的無機(jī)大分子、任一種經(jīng)過表面改性的帶有殘基的無機(jī)大分子:沸石型分子篩、磷酸鋁分子篩、磷酸鋯分子篩、雜多酸鹽分子篩、金剛石、石墨、石墨烯、氧化石墨烯、碳納米管、富勒烯、碳纖維、白磷、紅磷、五氧化磷、硫化鉬、二氧化硅、二硫化硅、氮化硅、碳化硅、滑石、高嶺土、蒙脫石、云母、石棉、長(zhǎng)石、水泥、玻璃、石英、陶瓷、氧化硼、氮化硫、硅化鈣、玻璃纖維、氧化鈹、氧化鎂、氧化汞、硼氫化物、氮化硼、碳化硼、氮化鋁、水鋁石、水鋁礦、剛玉、二氧化鈦;優(yōu)選聚硅烷鏈殘基、聚硅氧烷鏈殘基、聚磷腈鏈殘基、聚硼烷鏈殘基、經(jīng)過表面改性的石墨烯、經(jīng)過表面改性的碳納米管、經(jīng)過表面改性的碳纖維、經(jīng)過表面改性的二氧化硅、經(jīng)過表面改性的氮化硅、經(jīng)過表面改性的碳化硅、經(jīng)過表面改性的玻璃纖維、經(jīng)過表面改性的氮化硼。
對(duì)于小分子烴基、聚合物鏈殘基、無機(jī)大分子鏈殘基的結(jié)構(gòu)并未作特別限定,其可以是直鏈型、支鏈型、多臂結(jié)構(gòu)型、星型、h型、梳型、樹枝型、單環(huán)型、多環(huán)型、螺環(huán)型、稠環(huán)型、橋環(huán)型、帶環(huán)狀結(jié)構(gòu)的鏈型、二維和三維團(tuán)簇型及其組合;在小分子烴基、聚合物鏈殘基、無機(jī)大分子鏈殘基中,可以含有柔性鏈段,也可含有剛性鏈段,也可以同時(shí)含有柔性和剛性鏈段。
在本發(fā)明中所述的“單鍵”,其指的是在化合物分子中兩個(gè)原子間以共用一對(duì)電子而構(gòu)成的普通共價(jià)鍵,其可選自碳碳單鍵、碳氮單鍵、氮氮單鍵。
在本發(fā)明中所述的“雜原子連接基”,其可以是任意合適的含有雜原子的連接基團(tuán),其可選自以下任一種或任幾種的組合:醚基、硫基、羰基、砜基、酰胺基、碳酸酯基、氨基甲酸酯基、脲基、二價(jià)胺基、三價(jià)胺基、二價(jià)硅基、三價(jià)硅基、四價(jià)硅基、二價(jià)磷基、三價(jià)磷基、二價(jià)硼基、三價(jià)硼基。
本發(fā)明中所用術(shù)語“分子量”均代表物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量,對(duì)于小分子化合物、小分子基團(tuán)及某些具有固定結(jié)構(gòu)的大分子化合物、大分子基團(tuán)而言,其分子量一般具有單分散性,也即具有固定分子量;而對(duì)于低聚物,高聚物、低聚物殘基、高聚物殘基等具有多分散性分子量的物質(zhì),其分子量一般指代平均分子量。其中,本發(fā)明中的小分子化合物、小分子基團(tuán)特指分子量不超過1000da的化合物或基團(tuán);大分子化合物、大分子基團(tuán)特指分子量大于1000da的化合物或基團(tuán)。
本發(fā)明中所用術(shù)語“聚合”為鏈的增長(zhǎng)過程/作用,主要指的是較低分子量的反應(yīng)物通過縮聚、加聚、開環(huán)聚合等反應(yīng)形式合成具有較高分子量的產(chǎn)物的過程。在這其中,反應(yīng)物一般為具有聚合能力(即能夠自發(fā)地進(jìn)行聚合,或者能夠在引發(fā)劑或外加能作用下進(jìn)行聚合)的單體、低聚物、預(yù)聚物等化合物。由一種反應(yīng)物進(jìn)行聚合得到的產(chǎn)物稱為均聚物。由兩種或兩種以上反應(yīng)物進(jìn)行聚合得到的產(chǎn)物稱為共聚物。需要指出的是,在本發(fā)明中所述的“聚合”,其包含反應(yīng)物分子鏈的線性增長(zhǎng)過程,包含反應(yīng)物分子鏈的支化過程,包含反應(yīng)物分子鏈的成環(huán)過程,但并不包含反應(yīng)物分子鏈的交聯(lián)過程;即所述的“聚合”,指的是除交聯(lián)反應(yīng)過程之外的反應(yīng)物分子鏈聚合增長(zhǎng)過程。
本發(fā)明中所用術(shù)語“交聯(lián)”,主要指的是反應(yīng)物分子間和/或反應(yīng)物分子內(nèi)通過動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵形成具有二維、三維團(tuán)簇型繼而生成二維、三維無限網(wǎng)狀型產(chǎn)物的過程。在交聯(lián)過程中,聚合物鏈一般先在二維/三維方向不斷增長(zhǎng),逐步形成團(tuán)簇(可以是二維或者三維),再發(fā)展為三維無限網(wǎng)絡(luò)。反應(yīng)物在交聯(lián)過程中,粘度突增,開始出現(xiàn)凝膠化現(xiàn)象,初次達(dá)到一個(gè)三維無限網(wǎng)絡(luò)時(shí)的反應(yīng)點(diǎn),稱為凝膠點(diǎn),也稱為滲濾閾值。處于凝膠點(diǎn)以上(含,下同)的交聯(lián)產(chǎn)物,其具有三維無限網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)整體并橫跨整個(gè)聚合物結(jié)構(gòu),交聯(lián)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定和牢固;處于凝膠點(diǎn)以下的交聯(lián)產(chǎn)物,并未形成三維無限網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),僅在局部存在少量的二維或三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并不屬于橫跨整個(gè)聚合物結(jié)構(gòu)的能夠構(gòu)成一個(gè)整體的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明中所述的“有機(jī)基團(tuán)”,指的是主要以碳元素和氫元素作為骨架所構(gòu)成的基團(tuán),其可以是分子量不超過1000da的小分子基團(tuán),也可以是分子量大于1000da的聚合物鏈殘基,合適的基團(tuán)舉例如:甲基、乙基、乙烯基、苯基、芐基、羧基、醛基、乙?;⒈?。
本發(fā)明中所述的“有機(jī)硅基團(tuán)”,指的是主要以硅元素和氫元素作為骨架所構(gòu)成的基團(tuán),其可以是分子量不超過1000da的小分子硅烷基,也可以是分子量大于1000da的有機(jī)硅類聚合物鏈殘基,合適的基團(tuán)舉例如:硅烷基、硅氧烷基、硅硫烷基、硅氮烷基等。
本發(fā)明中所述的“普通共價(jià)鍵”,指的即是傳統(tǒng)意義上的除動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵以外的共價(jià)鍵,其為原子間通過共用電子對(duì)所形成的一種相互作用,在通常溫度下(一般不高于100℃)和通常時(shí)間內(nèi)(一般小于1天)較難發(fā)生斷裂,其包括但不僅限于通常的碳-碳鍵、碳-氧鍵、碳-氫鍵、碳-氮鍵、碳-硫鍵、氮-氫鍵、氮-氧鍵、氫-氧鍵、氮-氮鍵等。
本發(fā)明中所用術(shù)語“雜原子”是指氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、硅原子、硼原子等常見的非碳原子。
本發(fā)明中,烴中任一位置的碳原子被雜原子取代形成的化合物,統(tǒng)稱為“雜烴”。
本發(fā)明中所用術(shù)語“烷基”是指具有直鏈或支鏈結(jié)構(gòu)的飽和烴基。在適當(dāng)?shù)那闆r下,烷基可具有指定的碳原子數(shù),例如,c1-4烷基,所述烷基包括在直鏈或支鏈排列中具有1、2、3或4個(gè)碳原子的烷基。合適的烷基的實(shí)例包括但不限于甲基、乙基、丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、4-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、5-甲基戊基、2-乙基丁基、3-乙基丁基、庚基、辛基、壬基、癸基。
本發(fā)明中所用術(shù)語“環(huán)烷基”是指飽和的環(huán)烴。環(huán)烷基環(huán)可包括指定的碳原子數(shù)。例如,3至8元環(huán)烷基包括3、4、5、6、7或8個(gè)碳原子。合適的環(huán)烷基的實(shí)例包括但不限于環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基和環(huán)辛基。
本發(fā)明中所用術(shù)語“芳烴基”意指在各個(gè)環(huán)中至多7個(gè)原子的任何穩(wěn)定的單環(huán)或多環(huán)碳環(huán),其中至少一個(gè)環(huán)為芳香族的。此類芳基的實(shí)例包括但不限于苯基、聯(lián)苯基、萘基、聯(lián)萘基、四氫萘基、茚滿基、蒽基、聯(lián)蒽基、菲基、聯(lián)菲基。
本發(fā)明中所用術(shù)語“雜芳烴基”表示在各個(gè)環(huán)中至多7個(gè)原子的穩(wěn)定的單環(huán)或多環(huán),其中至少一個(gè)環(huán)為芳香族且至少一個(gè)環(huán)含有選自o、n、s、p、si、b等雜原子。在本定義范圍內(nèi)的雜芳烴基包括但不限于吖啶基、咔唑基、噌啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、吡唑基、吲哚基、苯并三唑基、呋喃基、噻吩基、苯硫基、3,4-亞丙基二氧苯硫基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并二噁烷、苯并二氧雜環(huán)己烯、喹啉基、異喹啉基、噁唑基、異噁唑基、咪唑基、吡嗪基、噠嗪基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、四氫喹啉、噻唑基、異噻唑基、1,2,4-三唑基、1,2,3-三唑基、1,2,4-噁二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,3,5-三嗪基、1,2,4-三嗪基、1,2,4,5-四嗪基和四唑基。
本發(fā)明中所提到的脂肪族環(huán),其可為任一種脂環(huán)或脂雜環(huán),且成環(huán)原子各自獨(dú)立地為碳原子或雜原子;所述的雜原子可選自氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、硅原子、硼原子;脂肪族環(huán)成環(huán)原子上的氫原子可以被任一取代基取代,也可以不被取代;其可以為單環(huán)結(jié)構(gòu)、多環(huán)結(jié)構(gòu)、螺環(huán)結(jié)構(gòu)、稠環(huán)結(jié)構(gòu)、橋環(huán)結(jié)構(gòu)、嵌套環(huán)結(jié)構(gòu)。概括地講,所述的脂肪族環(huán)包括但不限于環(huán)c3-200烷、氮雜環(huán)丁烯、方酸、環(huán)丁烷二酮、半方酸、茂、吡咯烷、噻唑烷、二氫異噁唑、噁唑烷、環(huán)己烯、哌啶、降冰片烷、降冰片烯、降冰片二烯、1,4,7-三氮雜環(huán)壬烷、輪環(huán)藤寧、噻吩、吡咯、咪唑、噁唑、異噁唑、噻唑、異噻唑、吡唑等;所述的脂肪族環(huán)優(yōu)選環(huán)丙烷、環(huán)丁烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷、環(huán)庚烷、環(huán)辛烷、環(huán)壬烷、環(huán)癸烷、噻吩、吡咯;所述的脂肪族環(huán)更優(yōu)選環(huán)丙烷、環(huán)丁烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷。
本發(fā)明中所提到的芳香族環(huán),其可為任一種芳環(huán)或芳雜環(huán),且成環(huán)原子各自獨(dú)立地為碳原子或雜原子;所述的雜原子可選自氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、硅原子、硼原子;芳香族環(huán)成環(huán)原子上的氫原子可以被任一取代基取代,也可以不被取代;其可以為單環(huán)結(jié)構(gòu)、多環(huán)結(jié)構(gòu)、螺環(huán)結(jié)構(gòu)、稠環(huán)結(jié)構(gòu)、橋環(huán)結(jié)構(gòu)、嵌套環(huán)結(jié)構(gòu)。概括地講,所述的芳香族環(huán)包括但不限于苯環(huán)、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、1,3,5-三嗪、茚、二氫化茚、吲哚、異吲哚、嘌呤、萘、蒽、二氫蒽、氧雜蒽(呫噸)、硫代呫噸、菲、二氫菲、10,11-二氫-5h-二苯并[a,d]環(huán)庚烷、二苯并環(huán)庚烯、5-二苯并環(huán)庚烯酮、喹啉、異喹啉、芴、咔唑、亞氨基二芐、萘乙環(huán)、二苯并環(huán)辛炔、氮雜二苯并環(huán)辛炔等;所述的芳香族環(huán)優(yōu)選苯環(huán)、吡啶。
在本發(fā)明中所提到的醚環(huán),其可為任一種含有醚鍵的環(huán),且成環(huán)原子各自獨(dú)立地為碳原子、氧原子或雜原子;所述的雜原子可選自氮原子、硫原子、磷原子、硅原子、硼原子;醚環(huán)成環(huán)原子上的氫原子可以被任一取代基取代,也可以不被取代;其可以為單環(huán)結(jié)構(gòu)、多環(huán)結(jié)構(gòu)、螺環(huán)結(jié)構(gòu)、稠環(huán)結(jié)構(gòu)、橋環(huán)結(jié)構(gòu)、嵌套環(huán)結(jié)構(gòu)。概括地講,所述的醚環(huán)包括但不限于環(huán)氧乙烷、四氫呋喃、四氫吡喃、1,4-二氧六環(huán)、呋喃、冠醚等;所述的醚環(huán)優(yōu)選環(huán)氧乙烷、四氫呋喃。
在本發(fā)明中所提到的縮合環(huán),其可為任一種含有酰胺鍵、酯鍵、酰亞胺、酸酐等縮合形成的化學(xué)鍵的環(huán),且成環(huán)原子各自獨(dú)立地為碳原子或雜原子;所述的雜原子可選自氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、硅原子、硼原子;縮合環(huán)成環(huán)原子上的氫原子可以被任一取代基取代,也可以不被取代;其可以為單環(huán)結(jié)構(gòu)、多環(huán)結(jié)構(gòu)、螺環(huán)結(jié)構(gòu)、稠環(huán)結(jié)構(gòu)、橋環(huán)結(jié)構(gòu)、嵌套環(huán)結(jié)構(gòu)。概括地講,所述的縮合環(huán)包括但不僅限于內(nèi)酯、交酯、內(nèi)酰胺、環(huán)酰亞胺、環(huán)酸酐、環(huán)肽等;所述的縮合環(huán)優(yōu)選己內(nèi)酯、丙交酯、己內(nèi)酰胺。
在本發(fā)明的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中所提到的單環(huán)結(jié)構(gòu),指的是在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中只含有一個(gè)環(huán),舉例如:
所提到的多環(huán)結(jié)構(gòu),指的是在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的環(huán),舉例如:
所提到的螺環(huán)結(jié)構(gòu),指的是在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有由兩個(gè)或多個(gè)環(huán)彼此間通過共用一個(gè)原子構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),舉例如:
所提到的稠環(huán)結(jié)構(gòu)(其也包括二環(huán)、芳并環(huán)結(jié)構(gòu)),指的是在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有由兩個(gè)或多個(gè)環(huán)彼此間通過共用兩個(gè)相鄰的原子構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),舉例如:
所提到的橋環(huán)結(jié)構(gòu),指的是在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有由兩個(gè)或多個(gè)環(huán)彼此間通過共用兩個(gè)以上相鄰的原子構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),其具有三維的籠狀結(jié)構(gòu),舉例如:
所提到的嵌套環(huán)結(jié)構(gòu),指的是在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有由兩個(gè)或多個(gè)環(huán)彼此間相連或嵌套構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),舉例如:
為簡(jiǎn)便起見,本發(fā)明中也將基團(tuán)中的碳原子數(shù)范圍以下標(biāo)形式標(biāo)注在c的下標(biāo)位置,表示該基團(tuán)具有的碳原子數(shù),例如c1-10表示“具有1至10個(gè)碳原子”、c3-20表示“具有3至20個(gè)碳原子”?!安伙柡偷腸3-20烴基”指c3-20烴基中含有不飽和鍵的化合物?!叭〈腸3-20烴基”指c3-20烴基的氫原子被取代得到的化合物。“雜化的c3-20烴基”指c3-20烴基中的碳原子被雜原子取代得到的化合物。當(dāng)一個(gè)基團(tuán)可選自c1-10烴基時(shí),其可選自下標(biāo)所示范圍中任一種碳原子數(shù)的烴基,即可選自c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10烴基中任一種烴基。本發(fā)明中,在沒有特別說明的情況下,以區(qū)間形式標(biāo)記的下標(biāo)均表示可選自該范圍內(nèi)任一整數(shù),該范圍包括兩個(gè)端點(diǎn)。
為簡(jiǎn)便起見,本發(fā)明中也將具有連續(xù)序號(hào)的一類具有類似含義的符號(hào)標(biāo)示用“~”進(jìn)行連接,其表示用“~”所連接的標(biāo)示內(nèi)容包含序號(hào)區(qū)間之間的各個(gè)符號(hào)標(biāo)示,例如基團(tuán)r1~r3表示的即是基團(tuán)r1、基團(tuán)r1、基團(tuán)r3;再例如,a1~a4表示的即是a1、a2、a3、a4。在本發(fā)明中其他地方出現(xiàn)的符號(hào)標(biāo)示“~”,均代表此類含義。
當(dāng)本發(fā)明中涉及到的結(jié)構(gòu)具有同分異構(gòu)體時(shí),沒有特別指定的情況下,均可以為其中任一種異構(gòu)體,其包括位置異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)、手性異構(gòu)、順反異構(gòu)等。
本發(fā)明中所述的位置異構(gòu)包含由于取代基、官能團(tuán)或連接基團(tuán)在二醇基元或氨甲基苯硼酸基元上位置的不同而產(chǎn)生的位置異構(gòu)結(jié)構(gòu)。
例如,當(dāng)r1~r2選自同一取代基時(shí),a2的位置異構(gòu)結(jié)構(gòu)可為:
再例如,當(dāng)r4~r8選自同一取代基時(shí),b1的位置異構(gòu)結(jié)構(gòu)可為
再例如,當(dāng)r9~r13選自同一取代基時(shí),c1的位置異構(gòu)結(jié)構(gòu)可為
在本發(fā)明中所述的構(gòu)象異構(gòu)包含因分子內(nèi)繞鍵旋轉(zhuǎn)造成原子在空間的各種不同排列而產(chǎn)生的構(gòu)象異構(gòu)結(jié)構(gòu)。
例如,c2的構(gòu)象異構(gòu)結(jié)構(gòu)可為
在本發(fā)明中所述的手性異構(gòu)包含彼此為鏡像關(guān)系的手性異構(gòu)結(jié)構(gòu)。
例如,當(dāng)1,2-二醇基元的兩個(gè)碳原子均為手性碳原子時(shí),a1的立體異構(gòu)結(jié)構(gòu)可為:
再例如,當(dāng)1,3-二醇基元中的三個(gè)碳原子均為手性碳原子時(shí),b1的立體異構(gòu)結(jié)構(gòu)可為:
本發(fā)明中“取代的”,以“取代的烴基”為例,指被取代的“烴基”中任一位置的任一個(gè)或一個(gè)以上的氫原子可以被任一取代基所取代。沒有特別限定的情況下,其中的取代基沒有特別限制。
對(duì)于一個(gè)化合物、一個(gè)基團(tuán)或一個(gè)原子,可以同時(shí)被取代和被雜化,例如硝基苯基取代氫原子,又如-ch2-ch2-ch2-被替換為-ch2-s-ch(ch3)-。
為了說明的簡(jiǎn)明性,在本發(fā)明的說明書中,利用連接詞“和/或”來表示所述的術(shù)語可以包含選自連接詞“和/或”之前所述的選項(xiàng),或者選自連接詞“和/或”之后所述的選項(xiàng),或者同時(shí)選自連接詞“和/或”之前和之后所述的選項(xiàng)這三種情況。例如,說明書中“含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的多元醇化合物(i)”中的“和/或”,其含義即是多元醇化合物(i)可以僅含有1,2-二醇基元,或者僅含有1,3-二醇基元,或者同時(shí)含有1,2-二醇基元和1,3-二醇基元;再例如,說明書中“g為含有1,2-二醇基元和/或1,3-二醇基元的基團(tuán)”中的“和/或”,其含義即是g為含有1,2-二醇基元的基團(tuán),或者為含有1,3-二醇基元的基團(tuán),或者為同時(shí)含有1,2-二醇基元和1,3-二醇基元的基團(tuán)。在本發(fā)明說明書中其他地方出現(xiàn)的連接詞“和/或”,均代表此類含義。
單純利用雙官能團(tuán)化合物來構(gòu)成動(dòng)態(tài)聚合物材料時(shí),由于雙官能團(tuán)化合物本身所具有的活性官能團(tuán)數(shù)較少,并且在化合物分子量較大時(shí),這些活性官能團(tuán)有可能因?yàn)榉肿渔湹木砬p繞而包埋在聚合物鏈中無法參加反應(yīng),降低了多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)之間的反應(yīng)速率和效率;同時(shí),單純地利用雙官能團(tuán)化合物進(jìn)行聚合反應(yīng),制得的是線性聚合物材料,其在力學(xué)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐溶劑性等方面均差于交聯(lián)聚合物材料,對(duì)其應(yīng)用造成了限制。而利用多官能團(tuán)化合物進(jìn)行聚合時(shí),增加了聚合反應(yīng)活性點(diǎn),提高了交聯(lián)聚合效率,同時(shí)也使得聚合物中的交聯(lián)點(diǎn)增多,能夠得到具有網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物,從而使得材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐溶劑性及抗蠕變性得以提高,擴(kuò)展了動(dòng)態(tài)聚合物材料的應(yīng)用范圍。
此外,對(duì)于小分子雙官能團(tuán)化合物而言,其在熔融(或溶解)狀態(tài)下熔體粘度(或溶液粘度)低,分子運(yùn)動(dòng)能壘低,一方面利于加工成型,另一方面由于其在相互聚合過程中碰撞幾率較大,有利于聚合交聯(lián)反應(yīng)。但是,小分子雙官能團(tuán)化合物在聚合過程中也容易形成無效的閉環(huán)結(jié)構(gòu),從而影響聚合度和有效交聯(lián),這些都會(huì)對(duì)制得的聚合物材料的性能造成影響。因此,為了得到性能更為優(yōu)異和穩(wěn)定的聚合物材料,保證體系中作為原料的化合物組分中僅含有分子量不超過1000da的小分子多元醇化合物(i)時(shí),至少一種所述的小分子多元醇化合物(i)含有三個(gè)或三個(gè)以上二醇基元;組分中僅含有分子量不超過1000da的小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),至少一種所述的小分子苯硼酸化合物(ii)含有三個(gè)或三個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元。更優(yōu)選的是,當(dāng)體系中存在小分子多元醇化合物(i)或者小分子苯硼酸化合物(ii)時(shí),盡量保證使用三個(gè)或者三個(gè)以上官能團(tuán)的化合物。而且,當(dāng)在任何一個(gè)組分中含有分子量不超過1000da的小分子多元醇化合物(i)時(shí),需要合理控制雙官能團(tuán)小分子化合物的使用量。
在動(dòng)態(tài)聚合物材料的制備過程中,作為原料的苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)中的氨甲基苯硼酸基元,其可以氨甲基苯硼酸或氨甲基苯硼酸酯的形式存在。其中,以氨甲基苯硼酸酯形式存在的化合物原料較為穩(wěn)定,有利于運(yùn)輸與保存;另外,通過在原料中使用氨甲基苯硼酸酯,可以調(diào)控最終的動(dòng)態(tài)聚合物中的聚合度、交聯(lián)度以及動(dòng)態(tài)性等參數(shù),從而可以調(diào)控材料的綜合性能。
苯硼酸化合物(ii)中的氨甲基苯硼酸以氨甲基苯硼酸酯的形式存在時(shí),其在與多元醇化合物(i)、化合物(iii)進(jìn)行反應(yīng)的過程中,可以先通過水解形成自由硼酸,再與多元醇化合物(i)、化合物(iii)反應(yīng)形成新的氨甲基苯硼酸酯鍵;也可以直接通過酯交換反應(yīng)與多元醇化合物(i)、化合物(iii)形成新的氨甲基苯硼酸酯鍵。
對(duì)于同時(shí)含有一個(gè)或一個(gè)以上二醇基元和一個(gè)或一個(gè)以上氨甲基苯硼酸基元的化合物(iii),其一般需要通過控制反應(yīng)條件以及添加合適的反應(yīng)助劑,使化合物(iii)中的二醇基元能夠與同種或者不同種化合物(iii)中含有的氨甲基苯硼酸基元進(jìn)行反應(yīng)形成氨甲基苯硼酸酯鍵,從而得到動(dòng)態(tài)聚合物材料。一個(gè)聚合體系中,除可以含有一種或者多種化合物(iii)外,還可以同時(shí)含有一種或者多種多元醇化合物(i)和/或一種或者多種苯硼酸化合物(ii)。
當(dāng)原料選自化合物(iii)時(shí),為保證原料的穩(wěn)定性,化合物(iii)中的氨甲基苯硼酸基元優(yōu)先選擇以氨甲基苯硼酸酯的形式存在,并且在化合物(iii)的制備過程中,應(yīng)盡量使用非極性惰性溶劑作為反應(yīng)溶劑,并在低溫條件下進(jìn)行保存;同時(shí),在原料的合成過程中往往也需要加入一些縮合抑制劑,并盡量保證化合物(iii)現(xiàn)合現(xiàn)用。考慮到化合物(iii)在制備以及保存過程中所采用的方式方法相對(duì)較為繁雜,因此用于制備動(dòng)態(tài)聚合物的原料組分優(yōu)先在多元醇化合物(i)與苯硼酸化合物(ii)中進(jìn)行搭配選擇,但化合物(iii)也是動(dòng)態(tài)聚合物原料的重要組成之一,在某些特定情況下具有其特定的優(yōu)勢(shì),不能忽略。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,對(duì)于多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii),其在形成動(dòng)態(tài)單體和/或預(yù)聚物和/或聚合物的過程中,除了利用化合物中含有的二醇基元和/或氨甲基苯硼酸基元進(jìn)行反應(yīng)外,還可同時(shí)利用其含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)可選地與其他成分,如化合物(iv)和/或化合物(v),通過聚合反應(yīng)進(jìn)行普通共價(jià)連接,共同反應(yīng)構(gòu)成動(dòng)態(tài)聚合物材料。也可以將多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)參與形成的預(yù)聚物和/或聚合物與其他成分如化合物(iv)和/或化合物(v)共混,然后通過其他成分的普通共價(jià)連接形成動(dòng)態(tài)聚合物材料。也可以先形成普通共價(jià)連接,再形成動(dòng)態(tài)氨甲基苯硼酸酯鍵。
對(duì)于化合物(iv),其一般是通過化合物(iv)中所含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)之間的相互反應(yīng),或者通過化合物(iv)中所含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)與化合物(v)和/或由多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)參與形成的預(yù)聚物和/或聚合物中所含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)之間的相互反應(yīng),從而得到含有氨甲基苯硼酸酯鍵的動(dòng)態(tài)聚合物材料。也可以直接由化合物(iv)本身含有的其他反應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)形成普通共價(jià)連接。當(dāng)然,本發(fā)明不僅限與此,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的邏輯和脈絡(luò),合理有效地實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,其他反應(yīng)性基團(tuán)可通過諸如如下形式的反應(yīng)得到普通共價(jià)鍵,從而與氨甲基苯硼酸酯鍵一同形成動(dòng)態(tài)聚合物:通過化合物中含有的氨基和化合物中含有的羧基進(jìn)行縮合反應(yīng)形成酰胺鍵;通過化合物中含有的環(huán)氧基團(tuán)和化合物中含有的氨基、巰基進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)形成仲胺鍵、硫醚鍵;在引發(fā)劑或外加能的作用下,通過化合物中含有的烯烴基進(jìn)行自由基聚合;在引發(fā)劑或外加能的作用下,通過化合物中含有的烯烴基進(jìn)行陰/陽離子聚合;通過化合物中含有的異氰酸酯基與化合物中含有的氨基、羥基、巰基進(jìn)行反應(yīng)形成脲鍵、氨基甲酸酯鍵和硫代氨基甲酸酯鍵;通過化合物中含有的環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行開環(huán)聚合形成醚鍵;在一價(jià)銅催化下,通過化合物中含有的疊氮基團(tuán)和化合物中含有的炔基進(jìn)行cuaac反應(yīng);通過化合物中含有的巰基和化合物中含有的烯烴基進(jìn)行thiol-ene點(diǎn)擊反應(yīng);通過化合物中含有的雙鍵之間的加成反應(yīng)等;其中,優(yōu)選能夠在不高于100℃下快速反應(yīng)的方式,更優(yōu)選能夠在室溫下快速反應(yīng)的方式,包括但不限于異氰酸酯基與氨基、羥基、巰基的反應(yīng)、丙烯酸酯反應(yīng)、thiol-ene點(diǎn)擊反應(yīng)。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中所提到的合適的聚合方法,其可以通過本領(lǐng)域所通用的任一種合適的聚合反應(yīng)來進(jìn)行,包括但不僅限于縮合聚合反應(yīng)、加成聚合反應(yīng)、開環(huán)聚合反應(yīng);其中,加成聚合反應(yīng)包括但不僅限于自由基聚合反應(yīng)、陰離子聚合反應(yīng)、陽離子聚合反應(yīng)、配位聚合反應(yīng)。
在具體實(shí)施過程中,化合物原料可利用上述的任一種聚合反應(yīng)方法,通過本領(lǐng)域所通用的任一種合適的聚合工藝來實(shí)施。例如,當(dāng)化合物原料以縮合聚合的形式得到動(dòng)態(tài)聚合物時(shí),其可通過熔融聚合、溶液聚合、界面聚合等聚合工藝進(jìn)行實(shí)施;又例如,當(dāng)化合物原料以自由基聚合的形式得到動(dòng)態(tài)聚合物時(shí),其可通過本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合等聚合工藝進(jìn)行實(shí)施;再例如,當(dāng)化合物原料以離子聚合的形式得到動(dòng)態(tài)聚合物時(shí),其可通過溶液聚合、淤漿聚合、氣相聚合等聚合工藝進(jìn)行實(shí)施。
在制備工藝中,優(yōu)選采用溶液聚合工藝、乳液聚合工藝來制備動(dòng)態(tài)聚合物。所述的溶液聚合工藝、乳液聚合工藝,其具有能夠降低體系粘度,易于傳質(zhì)傳熱、便于溫度控制、可避免局部過熱的優(yōu)勢(shì),所獲得的溶液、乳液便于濃縮或分散,有利于進(jìn)行涂覆、混合等操作。
本發(fā)明中,由于氨甲基基團(tuán)的存在,當(dāng)將適量含有氨甲基苯硼酸基元的化合物與適量含有二醇基元的化合物在溶液或熔融狀態(tài)下進(jìn)行混合時(shí),化合物中的氨甲基苯硼酸基元與二醇基元能夠快速反應(yīng),從而得到含有動(dòng)態(tài)可逆氨甲基苯硼酸酯鍵的動(dòng)態(tài)可逆聚合物。本發(fā)明正是利用了二醇基元與氨甲基苯硼酸基元所具有的高反應(yīng)活性,氨甲基苯硼酸酯鍵所具有的較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)可逆性,制得了在較為溫和的條件下即可體現(xiàn)出動(dòng)態(tài)效果的動(dòng)態(tài)聚合物材料。同時(shí),當(dāng)動(dòng)態(tài)聚合物中引入其他有機(jī)硼酸酯鍵時(shí),由于構(gòu)成其他有機(jī)硼酸酯鍵的組分選擇更為豐富,可以在更大范圍內(nèi)對(duì)聚合物材料中動(dòng)態(tài)可逆鍵的動(dòng)態(tài)性進(jìn)行組合搭配和調(diào)控,從而得到與氨甲基苯硼酸酯鍵動(dòng)態(tài)性不同的一類動(dòng)態(tài)可逆鍵,即其他有機(jī)硼酸酯鍵,從而對(duì)氨甲基苯硼酸酯鍵的動(dòng)態(tài)性進(jìn)行了有效地補(bǔ)充,得以獲得結(jié)構(gòu)更為豐富、性能更為多樣、動(dòng)態(tài)可逆效果更具層次的聚合物材料,擴(kuò)展了聚合物材料的應(yīng)用范圍。
在動(dòng)態(tài)聚合物材料的制備過程中,可通過本領(lǐng)域已知的任意合適的材料混合方式將一定配比的原料通過混合來制備動(dòng)態(tài)聚合物材料,其可以是間歇、半連續(xù)或連續(xù)工藝形式的混合;同樣地,也可選擇間歇、半連續(xù)或連續(xù)工藝形式對(duì)動(dòng)態(tài)聚合物進(jìn)行成型。采用的混合方式包括但不僅限于溶液攪拌混合、熔融攪拌混合、捏合、密煉、開煉、熔融擠出、球磨等,其中優(yōu)選溶液攪拌混合、熔融攪拌混合和熔融擠出。在物料混合過程中的能量提供形式包括但不僅限于加熱、光照、輻射、微波、超聲。采用的成型方式包括但不僅限于擠出成型、注射成型、模壓成型、流延成型、壓延成型、鑄塑成型。
利用溶液攪拌混合制備動(dòng)態(tài)聚合物材料的具體方法,通常是將原料以溶解或分散的形式在各自的溶劑中或者共同的溶劑中在反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌混合。通常,混合反應(yīng)溫度控制在0-200℃,優(yōu)選25-120℃,更優(yōu)選25-80℃,混合攪拌時(shí)間控制在0.5-12h,優(yōu)選1-4h??蓪⒒旌蠑嚢韬蟮玫降漠a(chǎn)物澆注到合適的模具中,在0-150℃,優(yōu)選25-80℃溫度條件下,放置0-48h,得到聚合物樣品。
以化合物(iv)、化合物(v)作為原料利用此方法制備動(dòng)態(tài)聚合物材料時(shí),通常還需要視情況在溶劑中加入引發(fā)劑以溶液聚合的方式來引發(fā)聚合得到動(dòng)態(tài)聚合物,或者加入分散劑和油溶性引發(fā)劑配制成懸浮液以懸浮聚合或淤漿聚合的方式來引發(fā)聚合得到動(dòng)態(tài)聚合物,或者加入引發(fā)劑和乳化劑配制成乳濁液以乳液聚合的方式來引發(fā)聚合得到動(dòng)態(tài)聚合物。所采用的溶液聚合、懸浮聚合、淤漿聚合以及乳液聚合的方法,均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知并廣泛使用的聚合方法,可依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,這里不再詳細(xì)展開。
上述制備方法中所用到的溶劑,應(yīng)根據(jù)反應(yīng)物、產(chǎn)物及反應(yīng)過程等實(shí)際情況進(jìn)行選擇,包括但不僅限于以下任一種溶劑或任幾種溶劑的混合溶劑:乙腈、丙酮、丁酮、苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙醚、甲基叔丁基醚、四氫呋喃、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、醋酸異丙酯、醋酸正丁酯、三氯乙烯、均三甲苯、二惡烷、tris緩沖液、檸檬酸緩沖液、乙酸緩沖溶液、磷酸緩沖溶液等;優(yōu)選甲苯、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、磷酸緩沖溶液。此外,溶劑也可選自齊聚物、增塑劑、離子液體;所述的齊聚物包括但不僅限于聚醋酸乙烯酯齊聚物、聚丙烯酸正丁酯齊聚物、液體石蠟等;所述的增塑劑可選自可添加的助劑中的增塑劑中所述類別,這里不再贅述;所述的離子液體一般由有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子組成,陽離子通常為烷基季銨離子、烷基季瞵離子、1,3-二烷基取代的咪唑離子、n-烷基取代的吡啶離子等;陰離子通常為鹵素離子、四氟硼酸根離子、六氟磷酸根離子、也有cf3so3-、(cf3so2)2n-、c3f7coo-、c4f9so3-、cf3coo-、(cf3so2)3c-、(c2f5so2)3c-、(c2f5so2)2n-、sbf6-、asf6-等。其中,利用普通有機(jī)溶劑來制備動(dòng)態(tài)聚合物并選擇將其保留時(shí),可以得到普通有機(jī)凝膠;利用齊聚物來制備動(dòng)態(tài)聚合物并選擇將其保留時(shí),可以得到齊聚物溶脹凝膠;利用增塑劑來制備動(dòng)態(tài)聚合物并選擇將其保留時(shí),可以得到增塑劑溶脹凝膠;利用離子液體來制備動(dòng)態(tài)聚合物并選擇將其保留時(shí),可以得到離子液體溶脹凝膠。
上述制備方法中,所配制的化合物液體濃度根據(jù)所選反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)、分子量、溶解度及所需的分散狀態(tài)而定,沒有特別限定,優(yōu)選的化合物液體濃度為0.1~10mol/l,更優(yōu)選為0.1~1mol/l。
利用熔融攪拌混合制備動(dòng)態(tài)聚合物材料的具體方法,通常是將原料在反應(yīng)器中直接攪拌混合或加熱熔融后攪拌混合反應(yīng),此種方式一般在原料為氣體、液體或熔點(diǎn)較低的固體的情況下使用。通常,混合反應(yīng)溫度控制在0-200℃,優(yōu)選25-120℃,更優(yōu)選25-80℃,混合攪拌時(shí)間控制在0.5-12h,優(yōu)選1-4h??蓪⒒旌蠑嚢韬蟮玫降漠a(chǎn)物澆注到合適的模具中,在0-150℃,優(yōu)選25-80℃溫度條件下,放置0-48h,得到聚合物樣品。
以化合物(iv)、化合物(v)作為原料利用此方法制備動(dòng)態(tài)聚合物材料時(shí),通常還需要視情況加入少量引發(fā)劑以熔融聚合或氣相聚合的方式來引發(fā)聚合得到動(dòng)態(tài)聚合物。其所采用的熔融聚合、氣相聚合的方法,均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知并廣泛使用的聚合方法,可依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,這里不再詳細(xì)展開。
利用熔融擠出混合制備動(dòng)態(tài)聚合物材料的具體方法,通常是將原料加入到擠出機(jī)中進(jìn)行擠出共混反應(yīng),擠出溫度為0-280℃,優(yōu)選50-150℃。反應(yīng)產(chǎn)物可直接流延成型后裁成合適尺寸,或者將得到的擠出樣品進(jìn)行破碎后,利用注塑機(jī)或者模壓機(jī)進(jìn)行制樣。注塑溫度為0-280℃,優(yōu)選50-150℃,注塑壓力優(yōu)選60-150mpa;模壓溫度為0-280℃,優(yōu)選25-150℃,更優(yōu)選25-80℃,模壓時(shí)間為0.5-60min,優(yōu)選1-10min,模壓壓力優(yōu)選4-15mpa。可將樣條置于合適的模具中,在0-150℃,優(yōu)選25-80℃溫度條件下,放置0-48h,得到最終的聚合物樣品。
在動(dòng)態(tài)聚合物材料的制備過程中,所選用的多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)、化合物(iv)、化合物(v)的成分選擇和配方比例可以靈活把握,但應(yīng)根據(jù)目標(biāo)材料性能以及所選化合物的結(jié)構(gòu)、含有的反應(yīng)性基團(tuán)數(shù)和分子量進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和組合。其中,所添加的多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)、化合物(iv)、化合物(v)應(yīng)保證反應(yīng)物體系中的官能團(tuán)和/或其他反應(yīng)性基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比處于適當(dāng)?shù)姆秶?。多元醇化合?i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)中含有的二醇基元與氨甲基苯硼酸基元官能團(tuán)的摩爾當(dāng)量比優(yōu)選0.1~10的范圍,更優(yōu)選0.3~3的范圍,更優(yōu)選0.8~1.2的范圍。當(dāng)多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)中含有的官能團(tuán)的摩爾當(dāng)量比接近1:1時(shí),可以得到反應(yīng)程度高、穩(wěn)定性好的動(dòng)態(tài)聚合物材料;當(dāng)多元醇化合物(i)、苯硼酸化合物(ii)、化合物(iii)中含有的官能團(tuán)的摩爾當(dāng)量比偏離1:1時(shí),則可以得到動(dòng)態(tài)性較好的動(dòng)態(tài)聚合物材料。同樣地,當(dāng)選用化合物(iv)、化合物(v)作為反應(yīng)組分制備動(dòng)態(tài)聚合物時(shí),反應(yīng)物體系中其他反應(yīng)性基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比也應(yīng)處于適當(dāng)?shù)姆秶?,進(jìn)行聚合反應(yīng)的其他反應(yīng)性基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比優(yōu)選0.1~10的范圍,更優(yōu)選0.3~3的范圍,更優(yōu)選0.8~1.2的范圍。在實(shí)際制備過程中,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,所述的動(dòng)態(tài)聚合物及其組成的形態(tài)可以是普通固體、膠、彈性體、有機(jī)凝膠(包括普通有機(jī)凝膠、齊聚物溶脹凝膠、增塑劑溶脹凝膠、離子液體溶脹凝膠)、泡沫材料,其中,普通固體和泡沫中含有的可溶解小分子量成分含量一般不高于10wt%,而凝膠中含有的小分子量成分含量一般不低于50wt%。普通固體、膠、彈性體、有機(jī)凝膠和泡沫材料各有特色和優(yōu)勢(shì)。普通固體的形狀和體積比較固定,具有更好的機(jī)械強(qiáng)度,可以不受有機(jī)溶脹劑或水的約束。膠通常是濃溶液或低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物,其能夠體現(xiàn)出良好的可塑性和可填充性。彈性體具有普通固體的普遍性質(zhì),但同時(shí)具有較好的彈性,并且比較柔軟,有利于提供阻尼能力。有機(jī)凝膠則具有良好的柔軟性,能夠體現(xiàn)出較好的回彈性;而且可以通過采用低揮發(fā)性的有機(jī)溶劑、齊聚物、增塑劑或離子液體,減少或避免凝膠中溶脹劑的揮發(fā),比水凝膠在性能穩(wěn)定性和壽命上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。泡沫材料則具有密度低、輕便、比強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),還可以克服部分普通固體的脆性和有機(jī)凝膠的機(jī)械強(qiáng)度偏低的問題,軟泡材料還具有良好的彈性以及柔軟舒適的特性。不同形態(tài)的材料可以在不同的領(lǐng)域具有合適的用途。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,動(dòng)態(tài)聚合物有機(jī)凝膠可以通過在溶脹劑(包括普通有機(jī)溶劑、齊聚物、增塑劑、離子液體中之一或其組合)中進(jìn)行交聯(lián)獲得,也可以在動(dòng)態(tài)聚合物制備完成后再利用溶脹劑進(jìn)行溶脹獲得。當(dāng)然,本發(fā)明不僅限與此,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的邏輯和脈絡(luò),合理有效地實(shí)現(xiàn)。
在動(dòng)態(tài)聚合物泡沫材料的制備過程中,主要采用機(jī)械發(fā)泡法、物理發(fā)泡法、化學(xué)發(fā)泡法三種方法對(duì)動(dòng)態(tài)聚合物進(jìn)行發(fā)泡。
其中,所述的機(jī)械發(fā)泡法,是在動(dòng)態(tài)聚合物的制備過程中借助強(qiáng)烈攪拌把大量空氣或其他氣體引入聚合物的乳液、懸浮液或溶液中使之成為均勻的泡沫體,然后經(jīng)過物理或化學(xué)變化使之膠凝、固化而成為泡沫材料。為縮短成型周期可通入空氣和加入乳化劑或表面活性劑。
其中,所述的物理發(fā)泡法,是在動(dòng)態(tài)聚合物的制備過程中利用物理原理來實(shí)現(xiàn)聚合物的發(fā)泡,其一般包括以下四種方法:(1)惰性氣體發(fā)泡法,即在加壓情況下把惰性氣體壓入熔融聚合物或糊狀物料中,然后減壓升溫,使溶解的氣體膨脹而發(fā)泡;(2)利用低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)氣化發(fā)泡,即把低沸點(diǎn)液體壓入聚合物中或在一定的壓力、溫度狀況下,使液體溶入聚合物顆粒中,然后將聚合物加熱軟化,液體也隨之蒸發(fā)氣化而發(fā)泡;(3)溶出法,即用液體介質(zhì)浸入聚合物中溶解掉事先所添加的固體物質(zhì),使聚合物中出現(xiàn)大量孔隙而呈發(fā)泡狀,如將可溶性物質(zhì)食鹽、淀粉等先與聚合物混合,等到成型為制品后,再將制品放在水中反復(fù)處理,把可溶性物質(zhì)溶出,即得到開孔型泡沫制品;(4)中空微球法,即在塑料中加入中空微球后經(jīng)固化而成為閉孔型泡沫塑料;其中,優(yōu)選利用在聚合物中溶入惰性氣體和低沸點(diǎn)液體的方法進(jìn)行發(fā)泡。采用物理發(fā)泡法,具有操作中毒性較小,發(fā)泡原料成本較低,發(fā)泡劑無殘留體等優(yōu)點(diǎn)。此外,還可以采用冷凍干燥法制備。
其中,所述的化學(xué)發(fā)泡法,是在動(dòng)態(tài)聚合物發(fā)泡過程中伴隨著化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生氣體而發(fā)泡的方法,其一般包括以下兩種方法:(1)熱分解型發(fā)泡劑發(fā)泡法,即利用化學(xué)發(fā)泡劑加熱后分解放出的氣體進(jìn)行發(fā)泡。(2)聚合物組分間相互作用產(chǎn)生氣體的發(fā)泡法,即利用發(fā)泡體系中的兩個(gè)或多個(gè)組分之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),生成惰性氣體(如二氧化碳或氮?dú)?致使聚合物膨脹而發(fā)泡。發(fā)泡過程中為控制聚合反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)平衡進(jìn)行,為保證制品有較好的質(zhì)量,一般加入少量催化劑和泡沫穩(wěn)定劑(或表面活性劑)。其中,優(yōu)選利用在聚合物中添加化學(xué)發(fā)泡劑的方法進(jìn)行發(fā)泡。
在動(dòng)態(tài)聚合物泡沫材料的制備過程中,主要采用模壓發(fā)泡成型、注射發(fā)泡成型以及擠出發(fā)泡成型三種方法對(duì)動(dòng)態(tài)聚合物泡沫材料進(jìn)行成型。
其中,所述的模壓發(fā)泡成型,其工藝過程較簡(jiǎn)單,容易控制,可以分為一步法和兩步法兩種。一步法成型是指將混合后的物料直接投入模腔進(jìn)行發(fā)泡成型;兩步法是指先將混合好的物料預(yù)發(fā)泡處理,然后放入模腔進(jìn)行發(fā)泡成型。其中,由于一步法模壓發(fā)泡成型比兩步法操作方便且生產(chǎn)效率高,故優(yōu)選一步法進(jìn)行模壓發(fā)泡成型。
其中,所述的注射發(fā)泡成型,其工藝和設(shè)備與普通的注射成型類似,其氣泡成核階段在物料加入螺桿后,受加熱和摩擦的使物料變?yōu)槿垠w狀態(tài),將發(fā)泡劑通過計(jì)量閥的控制以一定流速注入物料熔體內(nèi),然后通過螺桿頭部的混合元件把發(fā)泡劑混合均勻,在成核劑的作用下形成氣泡核。膨脹階段和固化定型階段都發(fā)生在充滿模腔結(jié)束后,當(dāng)型腔壓力下降時(shí),發(fā)生氣泡核的膨脹過程,同時(shí)隨著模具的降溫而使泡體固化定型。
其中,所述的擠出發(fā)泡成型,其工藝和設(shè)備與普通的擠出成型類似,在擠出之前或擠出過程中將發(fā)泡劑加入擠出機(jī)中,熔體流經(jīng)機(jī)頭處壓力下降,發(fā)泡劑揮發(fā)而形成要求的發(fā)泡結(jié)構(gòu)。由于其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn),而且在成本上比注射發(fā)泡成型更具競(jìng)爭(zhēng)性,因此是目前應(yīng)用最廣泛的發(fā)泡成型技術(shù)。
在動(dòng)態(tài)聚合物泡沫材料的制備過程中,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際制備情況以及目標(biāo)聚合物性能選擇合適的發(fā)泡方法以及泡沫材料成型方法對(duì)動(dòng)態(tài)聚合物泡沫材料進(jìn)行制備。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,動(dòng)態(tài)聚合物泡沫材料的結(jié)構(gòu)涉及開孔結(jié)構(gòu)、閉孔結(jié)構(gòu)、半開半閉結(jié)構(gòu)三種。開孔結(jié)構(gòu)中,泡孔與泡孔之間互相連通,或完全連通,單維或三維都能通過氣體或液體,泡孔徑為0.01-3mm不等。閉孔結(jié)構(gòu),具有獨(dú)立泡孔結(jié)構(gòu),內(nèi)部泡孔與泡孔之間有壁膜隔開,絕大多數(shù)都不相互連通,泡孔徑為0.01-3mm不等。所含有的泡孔既有相互連通又有互不連通的結(jié)構(gòu)則為半開孔結(jié)構(gòu)。對(duì)于已形成閉孔的泡沫結(jié)構(gòu),也可借助機(jī)械施壓或化學(xué)方法使其成為開孔結(jié)構(gòu),本領(lǐng)域的技術(shù)人員可依據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,動(dòng)態(tài)聚合物泡沫材料按照其硬度分類,可分為軟質(zhì)、硬質(zhì)和半硬質(zhì)三類:(1)軟質(zhì)泡沫,在23℃和50%的相對(duì)濕度下,泡沫塑料的彈性模量小于70mpa;(2)硬質(zhì)泡沫,在23℃和50%的相對(duì)濕度下,彈性模量大于700mpa;(3)半硬質(zhì)(或半軟質(zhì))泡沫,介于以上兩類之間的泡沫體,其彈性模量介于70mpa和700mpa之間。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中,動(dòng)態(tài)聚合物泡沫材料按照其密度又可分為低發(fā)泡、中發(fā)泡和高發(fā)泡。低發(fā)泡的泡沫材料,其密度大于0.4g/cm3,發(fā)泡倍率小于1.5;中發(fā)泡的泡沫材料,其密度為0.1~0.4g/cm3,發(fā)泡倍率為1.5~9;而高發(fā)泡的泡沫材料,其密度小于0.1g/cm3,發(fā)泡倍率大于9。
動(dòng)態(tài)聚合物材料在制備過程中,還可以加入某些可添加的助劑、填料來共同組成動(dòng)態(tài)聚合物材料,但這些添加物并不是必須的。
在動(dòng)態(tài)聚合物材料的制備過程中,所加入的某些可添加的助劑,其可以改善材料制備過程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、降低產(chǎn)品成本或者賦予產(chǎn)品某種特有的應(yīng)用性能。所述的可添加的助劑選自以下任一種或任幾種助劑:合成助劑,包括催化劑、引發(fā)劑;穩(wěn)定化助劑,包括抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑;改善力學(xué)性能的助劑,包括增韌劑;提高加工性能的助劑,包括潤(rùn)滑劑、脫模劑;柔軟化與輕質(zhì)化的助劑,包括增塑劑、發(fā)泡劑、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)劑;改變表面性能的助劑,包括抗靜電劑、乳化劑、分散劑;改變色光的助劑,包括著色劑、熒光增白劑、消光劑;難燃化與抑煙助劑,包括阻燃劑;其他助劑,包括成核劑、流變劑、增稠劑、流平劑。
所述的可添加的助劑中的催化劑,其能夠通過改變反應(yīng)途徑,降低反應(yīng)活化能來加速反應(yīng)物在反應(yīng)過程中的反應(yīng)速率。其包括但不僅限于以下任一種或任幾種催化劑:①聚氨酯合成用催化劑:胺類催化劑,如三乙胺、三亞乙基二胺、雙(二甲氨基乙基)醚、2-(2-二甲氨基-乙氧基)乙醇、n,n-雙(二甲胺丙基)異丙醇胺、n-(二甲氨基丙基)二異丙醇胺、四甲基二亞丙基三胺、n,n-二甲基環(huán)己胺、n,n,n’,n’-四甲基亞烷基二胺、n,n,n’,n’,n’-五甲基二亞乙基三胺、n,n-二甲基乙醇胺、n-乙基嗎啉、2,4,6-(二甲氨基甲基)苯酚、三甲基-n-2-羥丙基己酸、n,n-二甲基芐胺、n,n-二甲基十六胺等;有機(jī)金屬類催化劑,如辛酸亞錫、二丁基錫二月桂酸酯、二辛基錫二月桂酸酯、異辛酸鋅、異辛酸鉛、油酸鉀、環(huán)烷酸鋅、環(huán)烷酸鈷、乙酰丙酮鐵、乙酸苯汞、丙酸苯汞、環(huán)烷酸鉍、甲醇鈉、辛酸鉀、油酸鉀、碳酸鈣等;②聚烯烴合成用催化劑:如ziegler-natta催化劑、π-烯丙基鎳、烷基鋰催化劑、茂金屬催化劑、一氯二乙基鋁、四氯化鈦、三氯化鈦、三氟化硼乙醚絡(luò)合物、氧化鎂、二甲胺、氯化亞銅、三乙胺、四苯硼鈉、三氧化二銻、倍半乙基氯化鋁、三氯氧釩、三異丁基鋁、環(huán)烷酸鎳、環(huán)烷酸稀土等;③cuaac反應(yīng)催化劑:由一價(jià)銅化合物和胺配體共用協(xié)同催化;一價(jià)銅化合物可選自cu(i)鹽,如cucl、cubr、cui、cucn、cuoac等;也可選自cu(i)絡(luò)合物,如[cu(ch3cn)4]pf6、[cu(ch3cn)4]otf、cubr(pph3)3等;胺配體可選自三[(1-芐基-1h-1,2,3-三唑-4-基)甲基]胺(tbta)、三[(1-叔丁基-1h-1,2,3-三唑-4-基)甲基]胺(ttta)、三(2-苯并咪唑甲基)胺(tbia)、水合紅菲繞啉二磺酸鈉等;④thiol-ene反應(yīng)催化劑:光催化劑,如安息香二甲醚、2-羥基-2-甲基苯基丙酮等;親核試劑催化劑,如乙二胺、三乙醇胺、三乙胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、咪唑、二異丙基乙基胺等。所用的催化劑用量沒有特別限定,一般為0.01-0.5wt%。
所述的可添加的助劑中的引發(fā)劑,其能夠在聚合反應(yīng)過程中引起單體分子活化而產(chǎn)生游離基,提高反應(yīng)速率,促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行,包括但不僅限于以下任一種或任幾種引發(fā)劑:①自由基聚合用引發(fā)劑:有機(jī)過氧化物,如過氧化月桂酰、過氧化苯甲酰(bpo)、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯、過氧化二碳酸雙(4-叔丁基環(huán)己基)酯、叔丁基過氧化苯甲酸酯、叔丁基過氧化特戊酸酯、二叔丁基過氧化物、過氧化氫二異丙苯;偶氮化合物,如偶氮二異丁腈(aibn)、偶氮二異庚腈;無機(jī)過氧化物,如過硫酸銨、過硫酸鉀等;②活性聚合用引發(fā)劑:如2,2,6,6-四甲基-1-氧基哌啶、1-氯-1-苯基乙烷/氯化亞銅/雙吡啶三元體系等;③離子聚合用引發(fā)劑:如丁基鋰、鈉/萘體系、三氟化硼/水體系、四氯化錫/鹵代烷體系等;④配位聚合用引發(fā)劑:如四氯化鈦/三乙基鋁體系、二氯二鋯茂/甲基鋁氧烷體系等;⑤開環(huán)聚合用引發(fā)劑:如甲醇鈉、甲醇鉀、乙二胺、1,6-己二異氰酸酯、辛酸亞錫等。其中,引發(fā)劑優(yōu)選過氧化月桂酰、過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈、過硫酸鉀。所用的引發(fā)劑用量沒有特別限定,一般為0.1-1wt%。
所述的可添加的助劑中的抗氧劑,其能夠延緩聚合物材料的氧化過程,保證材料能夠順利地進(jìn)行加工并延長(zhǎng)其使用壽命,包括但不僅限于以下任一種或任幾種抗氧劑:受阻酚類,如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1,1,3-三(2-甲基-4羥基-5-叔丁基苯基)丁烷、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚);含硫受阻酚類,如4,4’-硫代雙-[3-甲基-6-叔丁基苯酚]、2,2’-硫代雙-[4-甲基-6-叔丁基苯酚];三嗪系受阻酚,如1,3,5-二[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]-六氫均三嗪;三聚異氰酸酯受阻酚類,如三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)-三異氰酸酯;胺類,如n,n’-二(β-萘基)對(duì)苯二胺、n,n’-二苯基對(duì)苯二胺、n-苯基-n’-環(huán)己基對(duì)苯二胺;含硫類,如硫代二丙酸二月桂酯、2-巰基苯并咪唑、2-巰基苯并噻唑;亞磷酸酯類,如亞磷酸三苯酯、亞磷酸三壬基苯酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯等,其中,抗氧劑優(yōu)選茶多酚(tp)、丁基羥基茴香醚(bha)、二丁基羥基甲苯(bht)、叔丁基對(duì)苯二酚(tbhq)、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)。所用的抗氧劑用量沒有特別限定,一般為0.01-1wt%。
所述的可添加的助劑中的光穩(wěn)定劑,能夠防止聚合物材料發(fā)生光老化,延長(zhǎng)其使用壽命,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種光穩(wěn)定劑:光屏蔽劑,如炭黑、二氧化鈦、氧化鋅、亞硫酸鈣;紫外線吸收劑,如2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羥基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2,4,6-三(2-羥基-4-正丁氧基苯基)-1,3,5-均三嗪、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯;先驅(qū)型紫外線吸收劑,如水楊酸對(duì)-叔丁基苯酯、雙水楊酸雙酚a酯;紫外線猝滅劑,如雙(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基膦酸單乙酯)、2,2’-硫代雙(4-特辛基酚氧基)鎳;受阻胺光穩(wěn)定劑,如癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基哌啶)酯、苯甲酸(2,2,6,6-四甲基哌啶)酯、三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶基)亞磷酸酯;其他光穩(wěn)定劑,如3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸(2,4-二叔丁基苯)酯、烷基磷酸酰胺、n,n’-二正丁基二硫代氨基甲酸鋅、n,n’-二正丁正基二硫代氨基甲酸鎳等。其中,光穩(wěn)定劑優(yōu)選炭黑、癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基哌啶)酯(光穩(wěn)定劑770),所用的光穩(wěn)定劑用量沒有特別限定,一般為0.01-0.5wt%。
所述的可添加的助劑中的熱穩(wěn)定劑,能夠使得聚合物材料在加工或使用過程中不因受熱而發(fā)生化學(xué)變化,或者延緩這些變化來達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命的目的,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種熱穩(wěn)定劑:鉛鹽類,如三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、二鹽基硬脂酸鉛、二鹽基苯二甲酸鉛、三鹽基馬來酸鉛、硬脂酸鉛、水楊酸鉛、二鹽基鄰苯二甲酸鉛、堿式碳酸鉛;金屬皂類:如硬脂酸鎘、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、硬脂酸鋅;有機(jī)錫化合物類,如二月桂酸二正丁基錫、二月桂酸二正辛基錫、馬來酸二(正)丁基錫、雙馬來酸單辛酯二正辛基錫,二巰基乙酸異辛酯二正辛基錫、京錫c-102、二巰基乙酸異辛脂二甲基錫、二硫醇二甲基錫及其復(fù)配物;銻穩(wěn)定劑,如硫醇銻鹽、巰基乙酸酯硫醇銻、巰基羧酸酯銻、羧酸酯銻;環(huán)氧化合物類,如環(huán)氧化油、環(huán)氧脂肪酸酯、環(huán)氧樹脂;亞磷酸酯類,如亞磷酸三芳酯、亞磷酸三烷酯、亞磷酸三芳烷酯、烷芳混合酯、聚合型亞磷酸酯;多元醇類,如季戊四醇、木糖醇、甘露醇、山梨糖醇、三羥甲基丙烷;復(fù)合熱穩(wěn)定劑,如共沉淀金屬皂、液體金屬皂復(fù)合穩(wěn)定劑、有機(jī)錫復(fù)合穩(wěn)定劑等。其中,熱穩(wěn)定劑優(yōu)選硬脂酸鋇,硬脂酸鈣、二月桂酸二正丁基錫、馬來酸二(正)丁基錫,所用的熱穩(wěn)定劑用量沒有特別限定,一般為0.1-0.5wt%。
所述的可添加的助劑中的增韌劑,能夠降低聚合物材料脆性,增大韌性,提高材料承載強(qiáng)度,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種增韌劑:甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、氯化聚乙烯樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物樹脂及其改性物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、乙丙膠、三元乙丙膠、順丁膠、丁苯膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等。其中,增韌劑優(yōu)選乙丙膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂(mbs)、氯化聚乙烯樹脂(cpe),所用的增韌劑用量沒有特別限定,一般為5-10wt%。
所述的可添加的助劑中的潤(rùn)滑劑,能夠提高材料潤(rùn)滑性、減少摩擦、降低界面粘附性能,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種潤(rùn)滑劑:飽和烴和鹵代烴類,如固體石蠟、微晶石蠟、液體石蠟、低分子量聚乙烯、氧化聚乙烯蠟;脂肪酸類,如硬脂酸;脂肪酸酯類,如脂肪酸低級(jí)醇酯、脂肪酸多元醇酯、天然蠟、酯蠟和皂化蠟;脂肪族酰胺類,如硬脂酰胺或硬脂酸酰胺、油酰胺或油酸酰胺、芥酸酰胺、n,n’-乙撐雙硬脂酰胺;脂肪醇和多元醇類,如硬脂醇、鯨蠟醇、季戊四醇;金屬皂類,如硬脂酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅等。其中,潤(rùn)滑劑優(yōu)選固體石蠟、液體石蠟、硬脂酸、低分子量聚乙烯,所用的潤(rùn)滑劑用量沒有特別限定,一般為0.5-1wt%。
所述的可添加的助劑中的脫模劑,它可使聚合物樣品易于脫模,表面光滑、潔凈,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種脫模劑:石蠟烴、皂類、二甲基硅油、乙基硅油、甲基苯基硅油、蓖麻油、廢機(jī)油、礦物油、二硫化鉬、氯乙烯樹脂、聚苯乙烯、硅橡膠、聚乙烯醇等。其中,脫模劑優(yōu)選二甲基硅油,所用的脫膜劑用量沒有特別限定,一般為0.5-2wt%。
所述的可添加的助劑中的增塑劑,其能夠增加聚合物材料的塑性,使得聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度下降,伸長(zhǎng)率、曲撓性和柔韌性提高,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種增塑劑:苯二甲酸酯類:鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二庚酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸丁芐酯、鄰苯二甲酸丁酯乙醇酸丁酯、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、鄰苯二甲酸雙(十三)酯、對(duì)苯二甲酸二(2-乙基)己酯;磷酸酯類,如磷酸三甲苯酯、磷酸(二苯-2-乙基)己酯;脂肪酸酯類,如己二酸二(2-乙基)己酯、癸二酸二(2-乙基)己酯;環(huán)氧化合物類,如環(huán)氧甘油酯類、環(huán)氧脂肪酸單酯類、環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸酯類、環(huán)氧大豆油、環(huán)氧硬脂酸(2-乙基)己酯、環(huán)氧大豆油酸2-乙基己酯、4,5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯、黃楊乙酰蓖麻油酸甲酯,二元醇脂類,如c5~9酸乙二醇酯、c5~9酸二縮三乙二醇酯;含氯類,如綠化石蠟類、氯代脂肪酸酯;聚酯類,如乙二酸1,2-丙二醇系聚酯、癸二酸1,2-丙二醇聚酯;石油磺酸苯酯、偏苯三酸酯、檸檬酸酯、季戊四醇和雙季戊四醇酯等。其中,增塑劑優(yōu)選鄰苯二甲酸二辛酯(dop)、鄰苯二甲酸二丁酯(dbp)、鄰苯二甲酸二異辛酯(diop)、鄰苯二甲酸二異壬酯(dinp)、鄰苯二甲酸二異癸酯(didp)、磷酸三甲苯酯(tcp),所用的增塑劑用量沒有特別限定,一般為5-20wt%。
所述的可添加的助劑中的發(fā)泡劑,能使得聚合物樣品發(fā)泡成孔,從而得到質(zhì)輕、隔熱、隔音、消聲、富有彈性的聚合物材料,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種發(fā)泡劑:物理發(fā)泡劑,如丙烷、甲醚、戊烷、新戊烷、己烷、異戊烷、庚烷、異庚烷、石油醚、丙酮、苯、甲苯、丁烷、乙醚、氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烯、二氯二氟甲烷、三氟氯甲烷;無機(jī)發(fā)泡劑,如碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨;有機(jī)發(fā)泡劑,如n,n’-二硝基五次甲基四胺、n,n’-二甲基-n,n’-二亞硝基對(duì)苯二甲酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二碳酸鋇、偶氮二碳酸二異丙酯、偶氮甲酰胺甲酸鉀、偶氮二異丁腈、4,4’-氧代雙苯磺酰肼、苯磺酰肼、三肼基三嗪、對(duì)甲苯磺酰氨基脲、聯(lián)苯-4,4’-二磺酰疊氮;發(fā)泡促進(jìn)劑,如尿素、硬脂酸、月桂酸、水楊酸、三鹽基性硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、硬脂酸鉛、硬脂酸鎘、硬脂酸鋅、氧化鋅;發(fā)泡抑制劑,如馬來酸、富馬酸、硬脂酰氯、苯二甲酰氯、馬來酸酐、苯二甲酸酐、對(duì)苯二酚、萘二酚、脂肪族胺、酰胺、肟、異氰酸酯、硫醇、硫酚、硫脲、硫化物、砜、環(huán)己酮、乙酰丙酮、六氯環(huán)戊二烯、二丁基馬來酸錫等。其中,發(fā)泡劑優(yōu)選碳酸氫鈉、碳酸銨、偶氮二甲酰胺(發(fā)泡劑ac)、n,n’-二硝基五次甲基四胺(發(fā)泡劑h)、n,n’-二甲基-n,n’-二亞硝基對(duì)苯二甲酰胺(發(fā)泡劑nta),物理型微球發(fā)泡劑、所用的發(fā)泡劑用量沒有特別限定,一般為0.1-30wt%。
所述的可添加的助劑中的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)劑,能夠提升動(dòng)態(tài)聚合物的動(dòng)態(tài)性,其一般是帶有自由羥基或者自由羧基,或者能夠給出或接受電子對(duì)的化合物,包括但不僅限于水、氫氧化鈉、醇、羧酸、路易斯堿、路易斯酸等。添加此類助劑可以調(diào)節(jié)聚合物的動(dòng)態(tài)性,以便獲得最優(yōu)化的期望性能。所用的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)劑用量沒有特別限定,一般為0.1-10wt%。
所述的可添加的助劑中的抗靜電劑,可將聚合物樣品中聚集的有害電荷引導(dǎo)或消除,使其不對(duì)生產(chǎn)和生活造成不便或危害,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種抗靜電劑:陰離子型抗靜電劑,如烷基磺酸鹽、對(duì)壬基苯氧基丙烷磺酸鈉、烷基磷酸酯二乙醇胺鹽、對(duì)壬基二苯醚磺酸鉀、磷酸酯衍生物、磷酸鹽、磷酸聚環(huán)氧乙烷烷基醚醇酯、磷酸酯衍生物、脂肪胺磺酸鹽、丁酸酯磺酸鈉;陽離子型抗靜電劑,如脂肪銨鹽酸鹽、月桂基三甲基氯化銨、十二烷基三甲胺溴化物;兩性離子型抗靜電劑,如烷基二羧甲基銨乙內(nèi)鹽、月桂基甜菜堿、n,n,n-三烷基銨乙酰(n’-烷基)胺乙內(nèi)鹽、n-月桂基-n,n-二聚氧化乙烯基-n-乙基膦酸鈉、n-烷基氨基酸鹽;非離子型抗靜電劑,如脂肪醇環(huán)氧乙烷加成物、脂肪酸環(huán)氧乙烷加成物、烷基酚環(huán)氧乙烷加成物、磷酸三聚氧乙烯基醚酯、甘油脂肪酸酯;高分子型抗靜電劑,如聚烯丙酰胺n-季銨鹽取代物、聚4-乙烯基-1-丙酮基吡啶磷酸-對(duì)丁基苯酯鹽等;其中,抗靜電劑優(yōu)選月桂基三甲基氯化銨、烷基磷酸酯二乙醇胺鹽(抗靜電劑p),所用的抗靜電劑用量沒有特別限定,一般為0.3-3wt%。
所述的可添加的助劑中的乳化劑,能夠改善包含助劑的聚合物混合液中各種構(gòu)成相之間的表面張力,使之形成均勻穩(wěn)定的分散體系或乳濁液,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種乳化劑:陰離子型,如高級(jí)脂肪酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鈉、琥珀酸酯磺酸鹽、石油磺酸鹽、脂肪醇硫酸鹽、蓖麻油硫酸酯鹽、硫酸化蓖麻酸丁酯鹽、磷酸酯鹽、脂肪酰-肽縮合物;陽離子型,如烷基銨鹽、烷基季銨鹽、烷基吡啶鹽;兩性離子型,如羧酸酯型、磺酸酯型、硫酸酯型、磷酸酯型;非離子型,如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚環(huán)氧丙烷-環(huán)氧乙烷加成物、甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、山梨醇及失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、醇胺脂肪酰胺等。其中,優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉、失水山梨醇脂肪酸酯、三乙醇胺硬脂酸酯(乳化劑fm),所用的乳化劑用量沒有特別限定,一般為1-5wt%。
所述的可添加的助劑中的分散劑,能夠使得聚合物混合液中固體絮凝團(tuán)分散為細(xì)小的粒子而懸浮于液體中,均一分散那些難于溶解于液體的固體及液體顆粒,同時(shí)也能防止顆粒的沉降和凝聚,形成安定懸浮液,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種分散劑:陰離子型,如烷基硫酸酯鈉鹽、烷基苯磺酸鈉、石油磺酸鈉;陽離子型;非離子型,如脂肪醇聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐脂肪酸聚氧乙烯醚;無機(jī)型,如硅酸鹽、縮合磷酸鹽;高分子型,如明膠、水溶性膠、卵磷脂、海藻酸鈉、聚乙烯醇等。其中,分散劑優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉、萘系亞甲基磺酸鹽(分散劑n)、脂肪醇聚氧乙烯醚,所用的分散劑用量沒有特別限定,一般為0.3-0.8wt%。
所述的可添加的助劑中的著色劑,可以使聚合物產(chǎn)品呈現(xiàn)出所需要的顏色,增加表面色彩,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種著色劑:無機(jī)顏料,如鈦白、鉻黃、鎘紅、鐵紅、鉬鉻紅、群青、鉻綠、炭黑;有機(jī)顏料,如立索爾寶紅bk、色淀紅c、苝紅、嘉基r紅、酞菁紅、永固洋紅hf3c、塑料大紅r和克洛莫紅br、永固橙hl、耐曬黃g、汽巴塑料黃r、永固黃3g、永固黃h2g、酞青藍(lán)b、酞青綠、塑料紫rl、苯胺黑;有機(jī)染料,如硫靛紅、還原黃4gf、士林藍(lán)rsn、鹽基性玫瑰精、油溶黃等。其中,著色劑的選用根據(jù)樣品顏色需求而定,不需要特別限定,所用的著色劑用量沒有特別限定,一般為0.3-0.8wt%。
所述的可添加的助劑中的熒光增白劑,能使所染物質(zhì)獲得類似熒石的閃閃發(fā)光的效應(yīng),其包括但不僅限于以下任一種或任幾種熒光增白劑:二苯乙烯型、香豆素型、吡唑啉型、苯并氧氮型、苯二甲酰亞胺型等。其中,熒光增白劑優(yōu)選二苯乙烯聯(lián)苯二磺酸鈉(熒光增白劑cbs)、4,4-雙(5甲基-2-苯并噁唑基)二苯乙烯(熒光增白劑ksn)、2,2-(4,4’-二苯乙烯基)雙苯并噁唑(熒光增白劑ob-1),所用的熒光增白劑用量沒有特別限定,一般為0.002-0.03wt%。
所述的可添加的助劑中的消光劑,能夠使得入射光到達(dá)聚合物表面時(shí),發(fā)生漫反射,產(chǎn)生低光澤的亞光和消光外觀,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種消光劑:沉降硫酸鋇、二氧化硅、含水石膏粉、滑石粉、鈦白粉、聚甲基脲樹脂等。其中,消光劑優(yōu)選二氧化硅,所用的消光劑用量沒有特別限定,一般為2-5wt%。
所述的可添加的助劑中的阻燃劑,能夠增加材料的耐燃性,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種阻燃劑:磷系,如紅磷、磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯;含鹵磷酸酯類,如三(2,3-二溴丙基)磷酸酯、磷酸三(2,3-二氯丙)酯;有機(jī)鹵化物,如高含氯量氯化石蠟、1,1,2,2-四溴乙烷、十溴二苯醚、全氯環(huán)戊癸烷;無機(jī)阻燃劑,如三氧化二銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅;反應(yīng)型阻燃劑,如氯橋酸酐、雙(2,3-二溴丙基)反丁烯二酸酯、四溴雙酚a、四溴鄰苯二甲酸酐等。其中,阻燃劑優(yōu)選十溴二苯醚、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、三氧化二銻,所用的阻燃劑用量沒有特別限定,一般為1-20wt%。
所述的可添加的助劑中的成核劑,能夠通過改變聚合物的結(jié)晶行為,加快結(jié)晶速率、增加結(jié)晶密度和促使晶粒尺寸微細(xì)化,達(dá)到縮短材料成型周期、提高制品透明性、表面光澤、抗拉強(qiáng)度、剛性、熱變形溫度、抗沖擊性、抗蠕變性等物理機(jī)械性能的目的,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種成核劑:苯甲酸、己二酸、苯甲酸鈉、滑石粉、對(duì)苯酚磺酸鈉、二氧化硅、二芐叉山梨糖醇及其衍生物、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠等。其中,成核劑優(yōu)選二氧化硅、二芐叉山梨糖醇(dbs)、三元乙丙橡膠,所用的成核劑用量沒有特別限定,一般為0.1-1wt%。
所述的可添加的助劑中的流變劑,能夠保證聚合物在涂膜過程中具有良好的涂刷性和適當(dāng)?shù)耐磕ず穸?,防止貯存時(shí)固體顆粒的沉降,能夠提高其再分散性,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種流變劑:無機(jī)類,如硫酸鋇、氧化鋅、堿土金屬氧化物、碳酸鈣、氯化鋰、硫酸鈉、硅酸鎂、氣相二氧化硅、水玻璃、膠態(tài)二氧化硅;有機(jī)金屬化合物,如硬脂酸鋁、烷醇鋁、鈦螯合物、鋁螯合物;有機(jī)類,如有機(jī)膨潤(rùn)土、蓖麻油衍生物、異氰酸酯衍生物、丙烯酸乳液、丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯蠟等。其中,優(yōu)選有機(jī)膨潤(rùn)土、聚乙烯蠟、疏水改性堿性可膨脹乳液(hase)、堿性可膨脹乳液(ase),所用的流變劑用量沒有特別限定,一般為0.1-1wt%。
所述的可添加的助劑中的增稠劑,能夠賦予聚合物混合液良好的觸變性和適當(dāng)?shù)某矶?,從而滿足其在生產(chǎn)、貯存和使用過程中的穩(wěn)定性能和應(yīng)用性能等多方面的需求,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種增稠劑:低分子物質(zhì),如脂肪酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、烷基二甲胺氧化物、脂肪酸單乙醇酰胺、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸異丙酰胺、脫水山梨醇三羧酸酯、甘油三油酸酯、椰子酰胺丙基甜菜堿;高分子物質(zhì),如皂土、人工水輝石、微粉二氧化硅、膠體鋁、植物多糖類、微生物多糖類、動(dòng)物蛋白、海藻酸類、聚甲基丙烯酸鹽、甲基丙烯酸共聚物、順酐共聚物、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯酮、聚乙烯醇、聚醚、聚乙烯甲醚脲烷聚合物等。其中,增稠劑優(yōu)選椰子油二乙醇酰胺、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物,所用的增稠劑用量沒有特別限定,一般為0.1-1.5wt%。
所述的可添加的助劑中的流平劑,能夠保證聚合物涂膜的平整光滑均勻,改善涂膜表面質(zhì)量、提高裝飾性,其包括但不僅限于以下任一種或任幾種流平劑:聚丙烯酸酯類、有機(jī)硅樹脂等。其中,流平劑優(yōu)選聚丙烯酸酯,所用的流平劑用量沒有特別限定,一般為0.5-1.5wt%。
所述的可添加的填料,其在聚合物材料中主要起到以下作用:①降低成型制件的收縮率,提高制品的尺寸穩(wěn)定性、表面光潔度、平滑性以及平光性或無光性等;②調(diào)節(jié)材料的粘度;③滿足不同性能要求,如提高材料沖擊強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度、硬度、剛度和模量、提高耐磨性、提高熱變形溫度、改善導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等;④提高顏料的著色效果;⑤賦予光穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性;⑥起到增容作用,可降低成本,提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。
所述的可添加的填料,選自以下任一種或任幾種填料:無機(jī)非金屬填料、金屬填料、有機(jī)填料。
所述的可添加的無機(jī)非金屬填料,包括但不僅限于以下任一種或任幾種:碳酸鈣、陶土、硫酸鋇、硫酸鈣和亞硫酸鈣、滑石粉、白炭黑、石英、云母粉、粘土、石棉、石棉纖維、正長(zhǎng)石、白堊、石灰石、重晶石粉、石膏、石墨、炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、碳納米管、二硫化鉬、礦渣、煙道灰、木粉及殼粉、硅藻土、赤泥、硅灰石、硅鋁炭黑、氫氧化鋁、氫氧化鎂、粉煤灰、油頁巖粉、膨脹珍珠巖粉、導(dǎo)電炭黑、蛭石、鐵泥、白泥、堿泥、硼泥、(中空)玻璃微珠、發(fā)泡微球、玻璃粉、水泥、玻璃纖維、碳纖維、石英纖維、炭芯硼纖維、二硼化鈦纖維、鈦酸鈣纖維、碳硅纖維、陶瓷纖維、晶須等。
所述的可添加的金屬填料,包括但不僅限于以下任一種或任幾種:銅、銀、鎳、鐵、金等及其合金的粉末、納米顆粒和纖維。
所述的可添加的有機(jī)填料,包括但不僅限于以下任一種或任幾種:皮毛、天然橡膠、棉花、棉絨、麻、黃麻、亞麻、石棉、蟲膠、蛋白質(zhì)、酶、激素、生漆、木粉、殼粉、木糖、蠶絲、人造絲、維尼綸、酚醛微珠、樹脂微珠等。
其中,添加的填料類型不限定,主要根據(jù)所需求的材料性能而定,優(yōu)選碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉、炭黑、石墨烯、(中空)玻璃微珠、發(fā)泡微球、玻璃纖維、碳纖維、金屬粉、天然橡膠、棉絨、蛋白質(zhì)、樹脂微珠,所用的填料用量沒有特別限定,一般為1-30wt%。
在動(dòng)態(tài)聚合物材料的制備過程中,可添加的助劑優(yōu)選抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、增韌劑、增塑劑、阻燃劑、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)劑??商砑拥奶盍蟽?yōu)選碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉、炭黑、玻璃微珠、石墨烯、玻璃纖維、碳纖維。
在動(dòng)態(tài)聚合物的制備過程中,對(duì)動(dòng)態(tài)聚合物各組分原料的添加量并未做特別的限定,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際制備情況以及目標(biāo)聚合物性能進(jìn)行調(diào)整。
所述的動(dòng)態(tài)聚合物材料性能大范圍可調(diào),可應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景,特別體現(xiàn)在軍事航天設(shè)備、功能涂料及涂層、生物醫(yī)藥、生物醫(yī)用材料、能源、建筑、仿生、形狀記憶材料等領(lǐng)域,將具有令人矚目的應(yīng)用效果。例如,通過合適的組分選擇和配方設(shè)計(jì),可以制備出具有良好可塑性并且可以回收利用的聚合物封堵膠和密封塞、密封圈等密封件等;基于氨甲基苯硼酸酯鍵的強(qiáng)動(dòng)態(tài)可逆性,可以設(shè)計(jì)制備出具有形狀記憶功能的材料,在生物醫(yī)用材料、軍事、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的用途;也可以將聚合物材料用于制備具有重復(fù)使用能力的粘結(jié)劑,應(yīng)用于各類材料的膠黏,也可作為可回收性防彈玻璃夾層膠;將氨甲基苯硼酸酯鍵作為可犧牲鍵進(jìn)行使用時(shí),其可賦予聚合物材料以優(yōu)異的韌性,從而可以獲得韌性極佳的聚合物薄膜、纖維或者板材,廣泛應(yīng)用于軍事、航天、運(yùn)動(dòng)、能源、建筑等領(lǐng)域;此外,利用動(dòng)態(tài)聚合物所具有的動(dòng)態(tài)可逆性和應(yīng)力速率依賴性,可以制備出對(duì)應(yīng)力敏感的聚合物材料,應(yīng)用于制備具有魔幻效果的玩具、健身材料或應(yīng)力監(jiān)測(cè)傳感器。
下面結(jié)合一些具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所述的動(dòng)態(tài)聚合物材料做進(jìn)一步描述。具體實(shí)施例為進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明,非限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
在三口燒瓶中加入10.7ml氨甲基苯硼酸封端的聚丙二醇(b)(利用2-甲?;脚鹚?、分子量約為2000的聚醚胺為原料,甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,通過petasis反應(yīng)合成),在攪拌狀態(tài)下加熱到120℃,稱取4.61g的多元醇化合物(a)(以1,3,5-三丙烯?;鶜?1,3,5-三嗪和3-巰基-1,2-丙二醇為原料,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得)加入到三口燒瓶中,通過攪拌使其與聚丙二醇進(jìn)行充分地混合,反應(yīng)30-40min后,將其倒入合適的模具中,并將樣品置于80℃真空烘箱中24h進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng),之后冷卻到室溫放置30min,最終得到塊狀的硬質(zhì)性聚合物材料,具有一定的表面強(qiáng)度和剛性,但韌性較差,用錘子可將其敲碎,敲碎后的樣品置于80℃模具中放置16h后,樣品可重新成型。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為10mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為5.73±0.19mpa,拉伸模量為8.94±0.82mpa,利用其所具有的可回收、加工成型溫度低等特性可將其替代玻璃制品進(jìn)行使用。
實(shí)施例2
在干燥潔凈的燒瓶中量取20ml1,2-二醇封端的聚乙二醇(以聚乙二醇400、丙烯酸為原料通過酯化反應(yīng)制得雙鍵封端的聚乙二醇,然后將其與3-巰基-1,2-丙二醇通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得),加熱到80℃,在攪拌狀態(tài)下加入5.34g氨甲基苯硼酸化合物(a)(利用1,3,6-三氨基己烷、2-甲酰基苯硼酸為原料,甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,通過petasis反應(yīng)合成),攪拌均勻后,滴加入少量三乙胺,繼續(xù)在80℃條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng),攪拌反應(yīng)約1-1.5h后,將具有一定粘度的聚合物樣品倒入到合適的模具中,置于80℃真空烘箱中繼續(xù)反應(yīng)24h,之后冷卻到室溫放置30min,最終得到呈膠狀的聚合物固態(tài)樣品。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為10mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為2.01±0.44mpa,拉伸模量為4.67±1.52mpa。聚合物樣品將其拉斷之后,將斷面置于50℃的模具中壓合4-6h之后,斷面可重新粘合(此過程中可選擇對(duì)斷面進(jìn)行略微潤(rùn)濕),可將聚合物樣品作為一種防彈玻璃夾層膠進(jìn)行使用。
實(shí)施例3
取一定量多元醇化合物(a)(以4,4,4-三羥基三甲苯、甲醛為原料,將其與六水合硝酸鋅回流24h合成)溶解于甲苯溶劑中配制成0.2mol/l的溶液,并從中取10ml樣品加入到干燥潔凈的燒瓶中,再加入3mg的bht抗氧劑;將2,3,6,7,10,11-六羥基三苯溶解在甲苯溶劑中,配制成0.2mol/l的溶液,并從中取10ml樣品繼續(xù)加入到燒瓶中。在攪拌的狀態(tài)下,加入0.25mol%氨甲基苯硼酸化合物(b)白色固體(利用1,3,5-三氨基苯、2-甲?;脚鹚釣樵?,甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,通過petasis反應(yīng)合成),在80℃條件下進(jìn)行攪拌,隨著攪拌的進(jìn)行,溶液粘度上升,然后將聚合物樣品澆注到合適的模具中,在室溫下蒸發(fā)脫溶劑12h。之后,將聚合物樣品平置于80℃的真空烘箱中去除殘留的溶劑,得到的聚合物樣品具有較大的剛性,但質(zhì)地較脆,可用手將其掰成兩半。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為10mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為3.02±0.58mpa,拉伸模量為9.63±1.63mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為12±3%。樣品拉斷之后將其破碎,之后將碎片狀回收料置于80℃的模具中壓合6-8h之后,可重新制成片材進(jìn)行回收利用,可將聚合物材料作為一種可回收性硬質(zhì)墊片或精密儀器支架進(jìn)行使用。
實(shí)施例4
在干燥潔凈的燒瓶中加入120ml無水四氫呋喃溶劑,再在其中加入8.69g氨甲基苯硼酸酯化合物(a)(利用1,3,6-三氨基己烷、2-甲?;脚鹚釣樵?,甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,通過petasis反應(yīng)合成中間產(chǎn)物后,再將其與1,6-二氨基己烷-3,4-二醇在50℃條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)制得)攪拌溶解后,滴加入7.44g癸烷-1,10-二異氰酸酯,在60℃條件下攪拌混合反應(yīng)2h。反應(yīng)結(jié)束后,通過減壓抽濾脫去溶劑得到白色膠狀動(dòng)態(tài)聚合物樣品。得到的聚合物樣品表面具有一定彈性,可以進(jìn)行大范圍地拉伸延展(斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)1000%),可以將其作為一種功能性封堵膠進(jìn)行使用。
實(shí)施例5
取一定量的三羥甲基丙烷溶解于四氫呋喃溶劑中配制成0.4mol/l的溶液;取一定量的多元醇化合物(a)(以四烯丙氧基乙烷、3-巰基-1,2-丙二醇為原料,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得)溶解于四氫呋喃溶劑中配制成0.2mol/l的溶液;取一定量的有機(jī)硼酸化合物(b)(以乙烯基硼酸、1,3-丙二硫醇為原料,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得)溶解于四氫呋喃溶劑中配制成0.4mol/l的溶液;取一定量的氨甲基苯硼酸化合物(c)(以1,4-二溴-2,5-雙(溴甲基)苯、氨氣為原料,四氫呋喃為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后得1,4-二硼酸-2,5-雙(氨甲基)苯,再將其分別與1,6-二溴己烷、1,2-二醇丙烷通過烴基化反應(yīng)、酯化反應(yīng)制得,其中烴基化反應(yīng)溶劑為dmf,催化劑為碳酸鉀,反應(yīng)溫度為90℃,酯化反應(yīng)催化劑為無水硫酸,反應(yīng)溫度為90℃)溶解于四氫呋喃溶劑中配制成0.2mol/l的溶液。各取10ml三羥甲基丙烷溶液、多元醇化合物(a)溶液、有機(jī)硼酸化合物(b)溶液、氨甲基苯硼酸化合物(c)溶液加入到干燥潔凈的燒杯中,加入少量的乙酸水溶液,在室溫條件下進(jìn)行緩慢地?cái)嚢瑁瑪嚢杓s60-90min后,溶液開始具有一定粘度,此時(shí)加入6wt%的纖維素納米晶,超聲20min,繼續(xù)攪拌反應(yīng)1h后,將樣品倒入合適的模具中,置于50℃烘箱中24h進(jìn)行除溶劑和進(jìn)一步的反應(yīng),之后冷卻到室溫放置30min,最終得到塊狀的聚合物樣品。將其制成80.0×10.0×(0.08±0.02)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為2.84±0.56mpa,拉伸模量為4.57±1.14mpa,斷裂伸展率為423±126%。聚合物樣品拉斷之后回收,將其置于50℃的模具中貼合2-4h之后,可重新成型,進(jìn)行重復(fù)使用,利用其性質(zhì)可將其作為一種可回收性工藝品使用。
實(shí)施例6
在干燥潔凈的三口燒瓶中加入30ml的甲基巰基硅油(分子量約為60,000),50ml液體石蠟,2.0mgbht抗氧劑,密封后,利用氬氣鼓泡除氧1h,在氬氣保護(hù)下加熱到80℃放置30min后,再加入5.46g氨甲基苯硼酸酯化合物(a)(以3-溴-4-(溴甲基)苯甲醛、氨氣為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再與甲基三苯基溴化磷、叔丁醇鉀在室溫下反應(yīng)24h,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后得到2-氨甲基-5-乙烯基苯硼酸,再將其與3-(烯丙氧基)-1,2-丙二醇縮合而成),0.3g光催化劑dmpa,2g三乙胺。保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)混合2h后,將反應(yīng)液倒入合適的模具中,在紫外光照射下反應(yīng)10min,最終可得到粘性的聚合物膠體,其表面強(qiáng)度和硬度較低,可對(duì)其進(jìn)行大范圍的拉伸而不斷裂(斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)2000%)。在本實(shí)施例中,可將其作為非金屬材料粘結(jié)劑使用。
實(shí)施例7
取一定量1,2-二醇封端的聚丙二醇(以聚丙二醇400、丙烯酸為原料通過酯化反應(yīng)制得雙鍵封端的聚丙二醇,然后將其與3-巰基-1,2-丙二醇通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得)溶解于甲苯溶劑中配制成0.3mol/l的溶液;同時(shí),取一定量氨甲基苯硼酸封端的聚合物(a)(以丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、2-巰基乙胺為原料,甲醇為溶劑,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得中間產(chǎn)物后,再以甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,與2-甲酰基苯硼酸通過petasis反應(yīng)合成最終產(chǎn)物)溶解于甲苯溶劑中配制成0.2mol/l的溶液。各取20ml聚丙二醇溶液和氨甲基苯硼酸封端的聚合物溶液加入到干燥潔凈的燒杯中,在50℃條件下攪拌均勻后,滴加入少量的乙酸水溶液,混合攪拌30min后,加入1.5ml三乙胺,在50℃條件下繼續(xù)反應(yīng)。攪拌反應(yīng)約90-120min后,將具有一定粘度的聚合物樣品倒入到合適的模具中,將樣品置于50℃烘箱中24h進(jìn)行除溶劑,之后冷卻到室溫放置30min,最終得到透明薄膜狀的聚合物樣品。將其裁成80.0×10.0×(0.08±0.02)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為2.79±0.25mpa,拉伸模量為5.26±1.78mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為638±112%。依據(jù)qb/t1130-91塑料直角撕裂性能試驗(yàn)方法制取直角無割口型標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行薄膜撕裂性能測(cè)試,測(cè)得樣品橫向撕裂強(qiáng)度為8.34±2.35mpa,縱向撕裂強(qiáng)度為8.01±1.64mpa。聚合物薄膜堅(jiān)韌且柔軟,兼具較好的強(qiáng)度、模量以及韌性,可進(jìn)行較大程度的延展和拉伸,并具有一定的抗撕裂性能??蓪⑵渥鳛榫?xì)產(chǎn)品的外包裝膜,其耐刮擦并且可以起到防護(hù)作用。
實(shí)施例8
取一定量多元醇化合物(a)(以二乙二醇雙丙烯酸酯、3-巰基-1,2-丙二醇為原料,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得)溶解于丙酮中配制成0.2mol/l的溶液;取一定量山梨醇溶解于丙酮中配制成0.2mol/l的溶液;同時(shí),將氨甲基苯硼酸封端的聚乙二醇低聚物(b)(以1,4-二溴-2,5-雙(溴甲基)苯為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后得1,4-二硼酸-2,5-雙(氨甲基)苯,再將其與二溴封端的聚乙二醇800通過烴基化反應(yīng)制得,其中反應(yīng)溶劑為dmf,催化劑為碳酸鉀,反應(yīng)溫度為90℃)溶解于丙酮中配制成0.3mol/l的溶液。各取10ml的三種溶液加入到干燥潔凈的燒杯中,在50℃條件下緩慢地進(jìn)行攪拌。攪拌約60-90min后溶液具有一定粘度,此時(shí)將樣品利用乙醇進(jìn)行沉淀,得到的樣品倒入合適的模具中,將樣品置于50℃烘箱中24h進(jìn)行除溶劑以及進(jìn)一步的反應(yīng),之后冷卻到室溫放置30min,最終得到膏狀的聚合物樣品,其表面硬度較低,具有較低的熔點(diǎn)和良好的熱穩(wěn)定性,可將其作為一種加工改性潤(rùn)滑劑進(jìn)行使用。
實(shí)施例9
將二醇封端的聚合物(a)(以丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、3-巰基-1,2-丙二醇為原料,甲醇為溶劑,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得)溶解在甲醇溶劑中,配制成0.2mol/l的溶液;取一定量多元醇化合物(b)(以3,4-二羥基苯乙烯、1,3,5-三嗪-2,4,6-三硫醇為原料,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得)溶解在甲醇溶劑中,配制成0.2mol/l的溶液;同時(shí),取一定量的氨甲基苯硼酸化合物(c)(以3-溴-4-(溴甲基)苯甲醛、哌啶、溴乙烷為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再與甲基三苯基溴化磷、叔丁醇鉀在室溫下反應(yīng)24h,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后得到季銨鹽形式的2-(哌啶-1-甲基)-5-乙烯基苯硼酸,再以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)與1,3,5-三嗪-2,4,6-三硫醇制得最終產(chǎn)物)溶解于甲醇溶劑中配制成0.4mol/l的溶液。各取10ml二醇封端的聚合物溶液、多元醇化合物溶液和氨甲基苯硼酸化合物溶液加入到干燥潔凈的燒杯中,在50℃條件下緩慢地進(jìn)行攪拌,混合均勻后,滴加入少量的1mol/lnaoh溶液繼續(xù)攪拌,攪拌約30-40min后,溶液粘度有所上升,此時(shí)將聚合物溶液倒入合適的模具中,并置于50℃烘箱中24h進(jìn)行除溶劑,之后冷卻到室溫放置30min,最終得到有一定柔韌性的聚合物薄膜,薄膜表面硬度適中,但延展性一般。將其制成80.0×10.0×(0.08±0.02)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為2.08±0.44mpa,拉伸模量為5.20±0.87mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為238±36%。樣品拉斷之后回收,將其略微加熱之后可重新成膜,進(jìn)行重復(fù)使用,此外,制得的產(chǎn)品也具有良好的可塑性,可根據(jù)不同形狀的模具成型為不同外觀形狀的聚合物產(chǎn)品。
實(shí)施例10
將二醇封端的聚合物(a)(以丙三醇、環(huán)氧丙烷為原料,三氟化硼乙醚為催化劑,通過陽離子開環(huán)聚合合成羥基封端的三臂聚環(huán)氧丙烷,再將其與丙烯酸通過酯化反應(yīng)得三臂聚環(huán)氧丙烷三丙烯酸酯,再將其與3-巰基-1,2-丙二醇在三乙胺催化條件下,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得)溶解在甲醇溶劑中,配制成0.1mol/l的溶液,并從中取10ml樣品加入到干燥潔凈的燒瓶中。同時(shí),取一定量氨甲基苯硼酸酯封端的聚合物(b)(以丙三醇、環(huán)氧丙烷為原料,三氟化硼乙醚為催化劑,通過陽離子開環(huán)聚合合成羥基封端的三臂聚環(huán)氧丙烷,再將其與丙烯酸通過酯化反應(yīng)得三臂聚環(huán)氧丙烷三丙烯酸酯,再將其與2-巰基乙胺在三乙胺催化條件下,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得中間產(chǎn)物后,再與2-甲?;脚鹚犷l哪醇酯通過petasis反應(yīng)合成最終產(chǎn)物)溶解于甲醇溶劑中配制成0.1mol/l的溶液,并取10ml加入到燒瓶中。在50℃條件下對(duì)混合溶液緩慢攪拌30min后,再加入少量的乙酸水溶液,繼續(xù)攪拌約40-60min后,溶液粘度開始上升,將聚合物溶液倒入模具中,并置于50℃烘箱中24h進(jìn)行除溶劑和進(jìn)一步的反應(yīng),之后冷卻到室溫放置30min,最終得到的透明薄膜狀的聚合物樣品。將其裁成80.0×10.0×(0.08±0.02)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為4.64±0.25mpa,拉伸模量為8.36±1.40mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為715±108%。依據(jù)qb/t1130-91塑料直角撕裂性能試驗(yàn)方法制取直角無割口型標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行薄膜撕裂性能測(cè)試,測(cè)得樣品橫向撕裂強(qiáng)度為13.63±0.44mpa,縱向撕裂強(qiáng)度為14.09±0.38mpa。聚合物薄膜呈現(xiàn)出優(yōu)良的綜合性能,不僅具有一定的拉伸強(qiáng)度,且抗撕裂能力良好,并兼具良好的延展性,可進(jìn)行較大程度的拉伸。樣品拉斷之后回收,將其略微加熱之后可重新成膜,進(jìn)行重復(fù)使用,利用其所具有的生物相容性,可將其作為一種可回收性薄膜應(yīng)用于醫(yī)藥護(hù)理領(lǐng)域。
實(shí)施例11
取一定量的丙烯酸-多巴胺丙烯酰胺無規(guī)共聚物(a)(以aibn為引發(fā)劑,將3-丙烯酰多巴胺與丙烯酸通過自由基聚合共聚得到)溶解于離子液體1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽中,配制成0.2mol/l的溶液;同時(shí),取一定量苯硼酸-丙烯酸無規(guī)共聚物(b)(以3-溴-4-(溴甲基)苯甲醛、n-異丙基甲胺為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再與甲基三苯基溴化磷、叔丁醇鉀在室溫下反應(yīng)24h,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后溶解在甲醇水溶液中以aibn為引發(fā)劑,在100℃條件下與丙烯酸無規(guī)共聚得到最終產(chǎn)物)溶解于離子液體1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽中,配制成0.2mol/l的溶液。各取10ml的共聚物溶液加入到干燥潔凈的燒杯中通過攪拌混合均勻,依次加入1.6mg的十二烷基苯磺酸鈉和32mg的碳納米管,繼續(xù)進(jìn)行攪拌40-50min,而后置于60℃真空烘箱中6h進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng),而后將聚合物樣品置于合適的模具中,將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為4.74±1.53mpa,拉伸模量為7.26±2.05mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為368±124%??蓪⒗瓟嗟木酆衔飿悠坊厥蘸螅糜?0℃的模具中施加一定壓力放置8-12h重新成型(此過程中可選擇對(duì)斷面進(jìn)行略微潤(rùn)濕)。在本實(shí)施例中,將其制成一種聚合物/碳納米管導(dǎo)電凝膠進(jìn)行使用,這種導(dǎo)電凝膠的電導(dǎo)率可隨著外力變化表現(xiàn)出良好的響應(yīng)效果,可將其作為一種應(yīng)力監(jiān)測(cè)傳感器進(jìn)行使用。
實(shí)施例12
在三口燒瓶中加入10.9ml的多元醇化合物(a)(以4-羥基苯乙烯、甲醛為原料,將其與六水合硝酸鋅回流24h合成2-(羥甲基)-4-乙烯基苯酚,再以甲醇為溶劑,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,將其與季戊四醇四巰基乙酸酯通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得),并加入0.1mg的bht抗氧劑,在攪拌狀態(tài)下加熱到150℃;再量取12.7ml的氨甲基苯硼酸化合物(b)(以季戊四醇四丙烯酸酯、2-巰基乙胺為原料,甲醇為溶劑,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得中間產(chǎn)物后,再與2-甲?;脚鹚帷?,2-丙二醇通過petasis反應(yīng)、酯化反應(yīng)合成最終產(chǎn)物)加入到三口燒瓶中;然后稱取7.72g氨甲基苯硼酸化合物(c)(利用2-甲?;脚鹚?、氨氣為原料,甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,通過petasis反應(yīng)合成2-氨甲基苯硼酸,再將其與四溴季戊醇、1,2-丙二醇分別通過烴基化反應(yīng)、酯化反應(yīng)制得,其中烴基化反應(yīng)溶劑為dmf,催化劑為碳酸鉀,反應(yīng)溫度為90℃,酯化反應(yīng)催化劑為無水硫酸,反應(yīng)溫度為90℃)加入到三口燒瓶中,進(jìn)行攪拌使其充分混合,加入少量的乙酸水溶液水解30min后,再在150℃繼續(xù)反應(yīng)40-60min后,將其倒入合適的模具中,并將樣品置于80℃真空烘箱中24h進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng),之后冷卻到室溫放置30min,最終得到塊狀的硬質(zhì)性聚合物材料,聚合物樣品表面光滑,并具有光澤度,將其從1.5m高的地方拋落后樣品仍可保持原狀,具有一定的表面強(qiáng)度和剛性。將其破碎后置于80℃模具中放置16h后,樣品可重新成型。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為10mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為5.53±0.79mpa,拉伸模量為11.48±2.32mpa,利用其所具有的可塑性、重復(fù)使用性及可回收性等特性可作為有機(jī)聚合物工藝品進(jìn)行使用。
實(shí)施例13
取一定量樹枝狀的多元醇化合物(a)(以2,2-二甲氧基-苯基乙酮(dmpa)作為光引發(fā)劑,紫外光為光源,將三烯丙基胺與1,2-乙二硫醇通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得一級(jí)中間產(chǎn)物后,再與三烯丙基胺繼續(xù)通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得二級(jí)中間產(chǎn)物,之后再與1,2-乙二硫醇通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得三級(jí)中間產(chǎn)物,再與三烯丙基胺反應(yīng)制得四級(jí)中間產(chǎn)物,最后與3-巰基-1,2-丙二醇通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得最終產(chǎn)物)溶解于甲苯溶劑中配制成0.2mol/l的溶液;同時(shí),取一定量氨甲基苯硼酸封端的聚合物(b)(以zr-fi催化劑催化乙烯聚合生成乙烯基封端的聚乙烯,再將其與2-巰基乙胺通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得中間產(chǎn)物后,再與2-甲?;脚鹚嵬ㄟ^petasis反應(yīng)合成最終產(chǎn)物)加熱溶解于甲苯溶劑中配制成0.8mol/l的溶液。各取10ml多元醇化合物溶液和氨甲基苯硼酸封端的聚合物溶液加入到干燥潔凈的燒瓶中,在60℃條件下攪拌均勻后,滴加入少量的1mol/lnaoh溶液,在60℃條件下繼續(xù)攪拌。緩慢攪拌約30-40min后,將溶液樣品倒入到合適的模具中,將樣品置于50℃烘箱中24h進(jìn)行除溶劑,之后冷卻到室溫放置30min,最終得到透明薄膜狀的聚合物樣品。將其裁成80.0×10.0×(0.08±0.02)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為3.72±0.56mpa,拉伸模量為5.90±2.41mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為876±172%。依據(jù)qb/t1130-91塑料直角撕裂性能試驗(yàn)方法制取直角無割口型標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行薄膜撕裂性能測(cè)試,測(cè)得樣品橫向撕裂強(qiáng)度為9.12±1.48mpa,縱向撕裂強(qiáng)度為9.78±2.03mpa。聚合物薄膜堅(jiān)韌且柔軟,兼具較好的強(qiáng)度、模量、韌性以及一定的抗撕裂性能,尤其在拉伸韌性方面表現(xiàn)出十分優(yōu)異的特性。樣品拉斷之后可回收重新成膜,進(jìn)行重復(fù)使用,可將其作為可拉伸包裝薄膜進(jìn)行使用。
實(shí)施例14
稱取35g苯硼酸酯-二醇改性硅橡膠(a)(以甲基乙烯基硅橡膠、3-巰基-1,2-丙二醇、2-巰基乙胺為原料,以dmpa作為光引發(fā)劑,在紫外光照射條件下,通過thiol-ene點(diǎn)擊反應(yīng)制得中間產(chǎn)物后,再與2-甲酰基苯硼酸新戊二醇酯通過petasis反應(yīng)合成得到最終產(chǎn)物)加入到小型密煉機(jī)中進(jìn)行混煉10min后,加入10g蒙脫土、12g鈦白粉、1.75g三氧化二鐵、0.035g硅油繼續(xù)混煉20-30min使得添加劑與膠料充分混合均勻,之后取出膠料,置于雙輥機(jī)中壓制成薄片,在室溫下進(jìn)行冷卻,裁片。將制得的聚合物薄片浸于90℃的堿水中進(jìn)行交聯(lián),然后取出,于80℃真空烘箱中放置6h進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)和干燥,之后冷卻到室溫放置30min,從模具中取出樣品,最終得到柔軟的動(dòng)態(tài)封堵膠材料,其具有良好的可塑性,可依據(jù)模具尺寸制備成不同形狀的產(chǎn)品,并可對(duì)其進(jìn)行回收利用。
實(shí)施例15
在干燥潔凈的燒瓶中加入80ml氯仿溶劑,然后加入12g改性聚碳酸酯化合物(a)(從橙皮中提取苧烯氧化物,將其與二氧化碳在β-二亞胺鋅的催化作用下發(fā)生聚合反應(yīng),得到聚碳酸酯plimc,再將其與2-氨基乙硫醇、3-巰基-1,2-丙二醇通過thiol-ene點(diǎn)擊反應(yīng)制得中間產(chǎn)物后,再與2-甲?;脚鹚犷l哪醇酯通過petasis反應(yīng)得到最終產(chǎn)物),加熱到60℃攪拌溶解后,滴加入少量的20%乙酸水溶液,攪拌混合30min,再加入2ml三乙胺,在氮?dú)獗Wo(hù)條件下反應(yīng)2h,之后將反應(yīng)液置于合適的模具中在50℃真空烘箱中干燥24h,最終得到透明的聚合物塊狀樣品,將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為10mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為7.74±2.65mpa,拉伸模量為15.86±4.59mpa,可將其制作成可回收性工藝制品或透明的日用品支架使用。
實(shí)施例16
取3.4g氨甲基苯硼酸改性的聚丁二烯(a)(以聚丁二烯、2-巰基乙胺為原料,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得中間產(chǎn)物后,再與2-甲?;脚鹚嵬ㄟ^petasis反應(yīng)合成得到最終產(chǎn)物)分散于30ml環(huán)氧大豆油溶劑中,在其中加入1.7g的二醇改性二氧化硅(以乙烯基三乙氧硅烷表面改性二氧化硅之后,再與3-巰基-1,2-丙二醇在三乙胺催化條件下,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得),在干燥潔凈的燒杯中通過攪拌混合均勻后,再加入8.5mg的十二烷基苯磺酸鈉,0.25g石墨烯,繼續(xù)攪拌30-40min,之后將混合液置于合適的模具中在60℃條件下繼續(xù)反應(yīng)12h,之后置于室溫冷卻30min,得到聚丁二烯膠體。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為1.25±0.34mpa,拉伸模量為2.37±0.69mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為347±56%??蓪⒗瓟嗟木酆衔飿悠坊厥蘸?,置于50℃的模具中放置8-12h重新成型。在本實(shí)施例中,可將聚合物樣品制成一種石墨烯導(dǎo)電墊片使用,通過測(cè)定材料在應(yīng)力作用下的電導(dǎo)率,可對(duì)外部作用力進(jìn)行感應(yīng)和監(jiān)測(cè),對(duì)于破損或不再需要的樣品可進(jìn)行回收,制成新的產(chǎn)品使用。
實(shí)施例17
取一定量二醇改性聚降冰片烯(a)(以2,3-二羥基丙基丙烯酸酯、環(huán)戊二烯為原料,通過diels-alder反應(yīng)制得二醇改性的降冰片烯;將二醇改性的降冰片烯與降冰片烯以茂金屬催化劑/甲基鋁氧烷為催化體系,通過加成聚合反應(yīng)制得)加熱溶解于鄰二氯苯溶劑中配制成0.2mol/l的溶液,從中取40ml加入到干燥潔凈的燒瓶中。往燒瓶中再加入2.06g氨甲基苯硼酸化合物(b)(以1,4-二溴-2,5-雙(溴甲基)苯為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后得1,4-二硼酸-2,5-雙(氨甲基)苯,再將其與1,14-二溴十四烷通過烴基化反應(yīng)制得,其中烴基化反應(yīng)溶劑為dmf,催化劑為碳酸鉀,反應(yīng)溫度為90℃)加熱攪拌均勻,滴加入2ml的三乙胺,然后置于80℃水浴加熱條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng),反應(yīng)4h后,通過減壓抽濾得到聚合物固態(tài)樣品。將聚合物樣品放入模具中加熱加壓成型,可得到塊狀的聚合物片材,在其表面進(jìn)行劃痕后,將其置于60℃烘箱中加熱放置4-6h,劃痕消失,聚合物樣品在外力作用下可進(jìn)行緩慢地拉伸延展,在外力去除之后,樣品能夠逐漸恢復(fù)原狀,具有一定的形狀記憶功能。
實(shí)施例18
稱取45g苯硼酸改性苯乙烯-馬來酸酐共聚物(以對(duì)甲苯磺酸為催化劑,將2-氨甲基苯硼酸與苯乙烯-馬來酸酐共聚物反應(yīng)制得),5g多元醇化合物(以季戊四醇四丙烯酸酯、3-巰基-1,2-丙二醇為原料,以aibn為引發(fā)劑、三乙胺為催化劑,通過硫醇-烯烴click加成反應(yīng)制得),1.5g二月桂酸二正丁基錫,4.5g鄰苯二甲酸二辛酯,10g發(fā)泡劑f141b,0.24g硬脂酸,0.05g抗氧劑168,0.10g抗氧劑1010混合均勻后,加入到小型密煉機(jī)中進(jìn)行密煉共混,并控制混合溫度在40℃以下?;鞜捦戤吅螅瑢悠啡〕?,放置入平板模具中進(jìn)行模壓成型,其中模壓溫度為100-110℃,模壓時(shí)間為10-15min,壓力為10mpa,然后將脫模后的發(fā)泡坯料置于80℃真空烘箱中6h進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng),最終得到聚苯乙烯基發(fā)泡聚合物樣品,將其制成20.0×20.0×20.0mm尺寸的塊狀樣品,利用萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行壓縮性能測(cè)試,壓縮速率為2mm/min,測(cè)得樣品壓縮強(qiáng)度為0.37mpa。得到的聚合物泡沫材料質(zhì)量輕、發(fā)泡倍率大,可以作為蔬菜水果和水產(chǎn)品的包裝材料得以廣泛應(yīng)用。
實(shí)施例19
稱取3.7g的季戊四醇加入到三口燒瓶中,再稱取13.4g氨甲基苯硼酸封端的聚四氫呋喃(a)(以1,4-二溴-2,5-雙(溴甲基)苯為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后得1,4-二硼酸-2,5-雙(氨甲基)苯,再將其與二溴封端的聚四氫呋喃通過烴基化反應(yīng)制得,其中反應(yīng)溶劑為dmf,催化劑為碳酸鉀,反應(yīng)溫度為90℃)加入到三口燒瓶中,在攪拌的狀態(tài)下將溫度升到100℃進(jìn)行混合反應(yīng)。反應(yīng)約20-30min后,可得到呈膏狀的粘稠樣品,將聚合物樣品澆注到合適的模具中,在真空條件下置于80℃烘箱中繼續(xù)反應(yīng)12h,之后冷卻到室溫放置30min,得到的聚合物樣品呈橡膠狀,在較慢的拉伸速率下能夠大范圍拉伸,發(fā)生蠕變;但若快速拉伸,則表現(xiàn)出彈性特征,用手指進(jìn)行按壓后能夠快速復(fù)原。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為1.34±0.27mpa,拉伸模量為2.42±0.56mpa,斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)1023±244%。本材料可以制作成具有魔幻彈性的玩具。
實(shí)施例20
取一定量的丙烯酰胺-二醇共聚物(a)(以aibn為引發(fā)劑,將2,3-二羥基丙基丙烯酸酯與n,n-二甲基丙烯酰胺通過自由基聚合共聚得到)加熱溶解于dmf溶劑中,配制成0.2mol/l的溶液,同時(shí),取一定量丙烯酰胺-苯硼酸共聚物(b)(以3-溴-4-(溴甲基)苯甲醛、二甲胺為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再與甲基三苯基溴化磷、叔丁醇鉀在室溫下反應(yīng)24h,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后得到2-(二甲基氨基)甲基-5-乙烯基苯硼酸,將其與3-丙烯酰胺基苯硼酸、n,n-二甲基丙烯酰胺通過自由基共聚得到最終產(chǎn)物)加熱溶解于dmf溶劑中配制成0.1mol/l的溶液。各取20ml的丙烯酰胺-二醇共聚物溶液和丙烯酰胺-苯硼酸共聚物溶液加入到干燥潔凈的燒杯中通過攪拌混合均勻,攪拌60min后,加入0.5g經(jīng)過表面修飾的fe3o4粒子和0.3g皂土,繼續(xù)超聲1min,使fe3o4粒子在其中分散均勻,接著滴加入少量1mol/l的naoh溶液,置于60℃條件下恒溫水浴反應(yīng)2h。反應(yīng)結(jié)束后,得到分散有磁性粒子的聚合物有機(jī)凝膠,其具有一定的粘彈性。有機(jī)凝膠也能夠在外加磁場(chǎng)作用下表現(xiàn)出一定的形狀記憶特性。
實(shí)施例21
取20g的乙烯-乙烯醇共聚物、30g苯硼酸接枝改性聚乙烯(利用2-甲?;脚鹚?、氨氣為原料,甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,通過petasis反應(yīng)合成2-氨甲基苯硼酸;以過氧化二異丙苯為引發(fā)劑,用馬來酸酐接枝改性聚乙烯;然后以對(duì)甲苯磺酸為催化劑,用2-氨甲基苯硼酸與馬來酸酐接枝聚乙烯反應(yīng)得最終產(chǎn)物)、1g阻燃劑tpp、0.5g三氧化二銻、0.5g硬脂酸、0.05g抗氧劑168、0.1g抗氧劑1010、0.1g二月桂酸二正丁基錫、0.25g二甲基硅油混合均勻后,加入到小型擠出機(jī)中進(jìn)行擠出共混,擠出溫度為160-180℃,得到的擠出樣條進(jìn)行造粒之后,利用小型注塑機(jī)進(jìn)行制樣,注射溫度為160-180℃,而后將制得的樣條置于模具中,在100-120℃氮?dú)獗Wo(hù)條件下放置6h,最終得到具有阻燃性能的動(dòng)態(tài)聚合物樣品。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為11.91±2.13mpa,拉伸模量為23.03±4.36mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為268±64%,樣品具有一定的力學(xué)性能以及良好的阻燃性。此外,制得的產(chǎn)品也具有良好的可塑性,可根據(jù)不同形狀的模具成型為不同外觀的聚合物產(chǎn)品。在本實(shí)施例中,可將聚合物樣品制成阻燃板材使用,并能將其進(jìn)行回收重復(fù)利用。
實(shí)施例22
取45g二醇接枝改性聚氯乙烯(將2-氨基-1,3-丙烷二醇與聚氯乙烯通過接枝反應(yīng)制得)、55g苯硼酸接枝改性聚氯乙烯(利用2-甲?;脚鹚帷睔鉃樵?,甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,通過petasis反應(yīng)合成2-氨甲基苯硼酸;將2-氨甲基苯硼酸與聚氯乙烯通過接枝反應(yīng)制得)、20g鄰苯二甲酸二辛脂、10gmbs增韌劑、1g硬脂酸、0.1g抗氧劑168、0.2g抗氧劑1010、0.2g二月桂酸二正丁基錫、0.5g二甲基硅油混合均勻后,加入到小型擠出機(jī)中進(jìn)行擠出共混,擠出溫度為120-150℃,得到的擠出樣條進(jìn)行造粒之后,利用小型注塑機(jī)進(jìn)行制樣,注射溫度為130-160℃,而后將制得的樣條置于模具中,在100-120℃氮?dú)獗Wo(hù)條件下放置6h,最終得到增韌的動(dòng)態(tài)聚合物樣品。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為13.56±4.02mpa,拉伸模量為20.38±4.75mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為892±234%,樣品具有良好的柔韌性,可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行拉伸。此外,制得的產(chǎn)品也具有良好的可塑性,可根據(jù)不同形狀的模具成型為不同外觀的聚合物產(chǎn)品。在本實(shí)施例中,可將聚合物樣品制成外套型軟管使用,在其出現(xiàn)破損之后,在100℃條件下能重新成型,進(jìn)行回收重復(fù)利用。
實(shí)施例23
取0.8g的一縮二甘油醚、0.55g蔗糖加熱溶解于20ml的乙酸乙酯溶劑中;同時(shí),取一定量的乙烯基吡咯烷酮-苯硼酸共聚物(以3-溴-4-(溴甲基)苯甲醛、二甲胺、溴乙烷為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再與甲基三苯基溴化磷、叔丁醇鉀在室溫下反應(yīng)24h,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后溶解在甲醇水溶液中以aibn為引發(fā)劑,在100℃條件下與乙烯基吡咯烷酮進(jìn)行自由基聚合得到最終產(chǎn)物)溶解于乙酸乙酯溶劑配制成0.2mol/l的溶液。各取10ml的季戊四醇、蔗糖混合溶液和10ml的共聚物溶液加入到干燥潔凈的燒杯中,依次加入0.03g十二烷基苯磺酸鈉、0.6g玻璃微纖,在50℃條件下攪拌10min后,加入15mg皂土,繼續(xù)攪拌10-20min,則可得到分散有玻璃微纖的聚合物樣品,將樣品置于50℃烘箱中24h進(jìn)行除溶劑,之后冷卻到室溫放置30min,最終得到具有一定的回彈性,表面硬度較高,延展性一般的瓊脂狀聚合物樣品。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為3.23±0.35mpa,拉伸模量為6.02±0.49mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為143±45%。此外,制得的產(chǎn)品也具有良好的可塑性,可根據(jù)實(shí)際需要放置于不同形狀的模具中,并在一定溫度條件下施加一定壓力,即可根據(jù)模具成型為不同形狀的聚合物產(chǎn)品,可以將其應(yīng)用于制備各種可回收性密封膠或密封圈。
實(shí)施例24
取0.272g季戊四醇、2g聚乙烯醇、0.41g氨甲基苯硼酸化合物(a)(以2-甲?;脚鹚?、甲胺為原料,甲苯為溶劑,硼氫化鈉為還原劑,通過petasis反應(yīng)合成(2-(甲氨基)甲基)苯硼酸,再將其分別與1,6-二溴己烷、1,2-二醇丙烷通過烴基化反應(yīng)、酯化反應(yīng)制得,其中烴基化反應(yīng)溶劑為dmf,催化劑為碳酸鉀,反應(yīng)溫度為90℃,酯化反應(yīng)催化劑為無水硫酸,反應(yīng)溫度為90℃)、4.2g丙烯酸-苯硼酸共聚物(以3-溴-4-(溴甲基)苯甲醛、四氫吡咯為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再與甲基三苯基溴化磷、叔丁醇鉀在室溫下反應(yīng)24h,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后溶解在甲醇水溶液中以aibn為引發(fā)劑,在80℃條件下與丙烯酸通過自由基進(jìn)行無規(guī)共聚得到最終產(chǎn)物)溶解于20ml的甲醇溶劑中,加入2mg的bht抗氧劑。對(duì)混合溶液進(jìn)行緩慢攪拌,讓各項(xiàng)組分溶解混合均勻后,取20ml溶液,倒入干燥潔凈的燒杯中,滴加入一定量的1mol/lnaoh溶液繼續(xù)攪拌。溶液的粘度隨著攪拌的進(jìn)行不斷上升,在緩慢攪拌30-40min后,將聚合物溶液倒入到合適的模具中,置于50℃真空烘箱中干燥24h進(jìn)行除溶劑,之后冷卻到室溫放置30min,最終得到膠狀的聚合物樣品,其具有良好的回彈性,并可進(jìn)行一定程度的拉伸延展,用手指對(duì)其進(jìn)行按壓后,材料能夠迅速回彈。將其制成80.0×10.0×(2.0~4.0)mm尺寸的啞鈴型樣條,利用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試,拉伸速率為50mm/min,測(cè)得樣品拉伸強(qiáng)度為3.52±0.88mpa,拉伸模量為5.78±1.64mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為428±126%。在本實(shí)施例中,可將得到的聚合物材料作為超級(jí)熱熔膠或者室溫自粘性材料使用,并可對(duì)其進(jìn)行回收重復(fù)利用。
實(shí)施例25
取一定量的海藻酸鈉溶解于去離子水/丙酮混合溶劑中配制成0.1mol/l的溶液,取10ml溶液加入到干燥潔凈的燒杯中。同時(shí),取一定量的丙烯酰胺-苯硼酸共聚物(以3-溴-4-(溴甲基)苯甲醛為原料,thf為溶劑,室溫條件下反應(yīng)4h后,再與甲基三苯基溴化磷、叔丁醇鉀在室溫下反應(yīng)24h,再以mg為催化劑,加熱到60℃反應(yīng)3h,然后加入硼酸三丁酯室溫反應(yīng)8h,提純后制得2-(哌啶-1-甲基)-4-乙烯基苯硼酸,再以aibn為引發(fā)劑,在80℃條件下將其與丙烯酰胺通過自由基聚合進(jìn)行無規(guī)共聚制得最終產(chǎn)物)溶解于去離子水/丙酮混合溶劑中配制成0.2mol/l的溶液。取10ml的丙烯酰胺-苯硼酸共聚物溶液與海藻酸鈉溶液混合均勻,并在其中加入0.1g有機(jī)膨潤(rùn)土、0.1g皂土、0.1g二月桂酸二丁基錫、微量熒光增白劑ksn、10mg光穩(wěn)定劑770、0.2g二氧化硅,繼續(xù)攪拌混合均勻后,滴加入少量的1mol/lnaoh溶液,加熱到60℃繼續(xù)反應(yīng)3h,將其置于60℃真空烘箱中干燥之后,可得到粘稠的聚合物樣品,將其涂覆于底材表面晾干后,可形成一種耐刮擦、可剝離再生的涂層,對(duì)基體材料起到保護(hù)作用。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。