一种高透明自修复固体材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高透明自修复固体材料及其制备方法与应用，所述高透明自修复固体材料包括氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺、光引发剂/热引发剂；其中，所述氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的摩尔比为1：(1～3)：(1～2)；所述光引发剂/热引发剂的用量为氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺总质量的0.05％～5％。本发明专利技术所述的高透明自修复固体材料具有高透明度和高杨氏模量，还具有优异的自修复功能和导电性，其在固体形态下能做到自修复，为固体自修复材料的发展开辟了一条崭新的道路。复材料的发展开辟了一条崭新的道路。复材料的发展开辟了一条崭新的道路。

【技术实现步骤摘要】
一种高透明自修复固体材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及自修复材料
，具体地，本专利技术涉及一种高透明自修复固体材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]低共熔溶剂是离子液体的一个子集，在继承离子液体低蒸气压、非水生物相容性、不燃性、化学稳定性、高溶解能力等优点的基础上，还具有成本低、低毒、制备过程100％的原子利用率和环境友好性等特点，并有望在将来替代离子液体。目前低共熔溶剂主要应用在如捕捉二氧化碳、溶解金属氧化物、溶解药物和提纯、催化剂、电沉积、材料制备和处理生物高分子等方面。但目前的研究对于可聚合低共熔溶剂在聚合物的制备方面报道相对较少，目前尚无报道可聚合低共熔溶剂可用于直接制备固体自修复材料。
[0003]高透明、高杨氏模量、导电、自修复固体材料具有很强的可塑性，尤其在制备自修复玻璃、自修复导电膜或者自修复涂层等领域具有非常大的应用空间。目前，对于固体自修复材料的报道非常少，因为设计出具有高杨氏模量和自修复性能的材料具有极大的挑战性，而且看起来是矛盾的。高杨氏模量要求分子链段之间的缠结非常紧密，聚合物网络中会形成大量的结晶，导致分子链段之间的运动非常困难；而具有自修复性能则要求分子链段间具有较好的运动性，通过分子间的运动使链段之间重新接触缠结在一起达到自修复的作用。因此制备出具备高杨氏模量和自修复性能的聚合物材料是一项很大的挑战。
[0004]最近，日本的Aida课题组(Yanagisawa,Yu,et al.Science 359.6371(2018):72-76.)报道了一种基于聚(醚-硫脲)的高分子无定形材料。该材料具有高杨氏模量(0.2-1.9GPa)和较好的自修复效果。尽管该聚合物材料具有高机械强度网络，该网络中含有的致密硫脲单元可以通过在断裂表面压缩而实现自修复。但该材料合成方法复杂，制备过程中使用大量的有机溶剂，对环境造成一定的危害性，且制备的高分子材料光学上不透明、电绝缘且需要外界的强压力促使修复行为的进行，限制了硬质自修复材料的发展。
[0005]因此需要探索一种新型的高透明、高杨氏模量、导电、自修复固体材料，既可以保证高的透光性、自发地自修复性能和导电性，又能实现环境友好性和较低的成本。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术在于克服现有技术的缺陷，提供一种高透明自修复固体材料，本专利技术所述的高透明自修复固体材料具有高透明度和高杨氏模量，还具有优异的自修复功能和导电性，其在固体形态下能做到自修复，且所述高透明自修复固体材料完全绿色环保，为固体自修复材料的发展开辟了一条崭新的道路。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供所述高透明自修复固体材料的制备方法。所述制备方法快速简单，节能环保。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供所述高透明自修复固体材料的应用。
[0009]其技术方案如下：
[0010]一种高透明自修复固体材料，包括：氢键受体；丙烯酸和/或甲基丙烯酸；丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺；光引发剂/热引发剂；
[0011]其中，所述氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的摩尔比为1：(1～3)：(1～2)；
[0012]所述光引发剂/热引发剂的用量为氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺总质量的0.05％～5％。
[0013]专利技术人通过实验发现，当氢键供体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸与丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺时，通过控制其配比，由氢键受体和氢键供体制备得到的可聚合低共熔溶剂在引发剂作用下能够固化得到具有自修复功能的高透明固体材料，且所得的高透明固体材料还具有优异的导电性能和高杨氏模量。本专利技术中氢键供体的选择，丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的摩尔比，以及其与氢键受体的摩尔比，对是否能制备出高透明自修复固体材料至关重要，氢键供体(丙烯酸和/或甲基丙烯酸与丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺)或者氢键受体的用量若不合适，则难以形成低共熔溶剂，氢键供体的种类选择若不合适，无法具有自修复功能，丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的比例若不合适，则无法形成固态自修复材料。
[0014]优选地，所述高透明自修复固体材料还包括交联剂，上述高透明自修复固体材料体系中加入交联剂，可以进一步提高所述高透明自修复固体材料的杨氏模量。
[0015]优选地，所述交联剂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种。
[0016]进一步优选地，所述交联剂的用量为氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺总质量的0.5％～10％。更优选地，所述交联剂的用量为氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺总质量的1％～5％。
[0017]优选地，所述氢键受体为氯化胆碱、无水甜菜碱、一水甜菜碱、氯化铵、甲基三苯基溴化磷、苄基三苯基氯化磷、N，N-二乙基乙醇氯化铵中的一种或多种。进一步优选地，所述氢键受体为氯化胆碱、氯化乙酰胆碱、无水甜菜碱、一水甜菜碱中的一种或者多种。
[0018]所述高透明自修复固体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]S1、制备可聚合低共熔溶剂：将氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺于60～100℃下反应0.5～2h得到澄清透明的可聚合低共熔溶剂；
[0020]S2、制备高透明自修复固体材料：将光引发剂/热引发剂与所述可聚合低共熔溶剂混合均匀，并在紫外光照射下固化或进行热固化，得到高透明自修复固体材料。
[0021]优选地，所述光引发剂为苯偶姻及衍生物光引发剂、苯偶酰类光引发剂、烷基苯酮类光引发剂、酰基磷氧化物光引发剂中的一种或多种。具体的，所述苯偶姻及衍生物光引发剂可以为安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚等。所述苯偶酰类引发剂可以为二苯基乙酮、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮等。所述烷基苯酮类可以为α,α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮等。所述酰基磷氧化物可以为芳酰基膦氧化
物、双苯甲酰基苯基氧化膦等。更具体的，所述光引发剂可以为1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)、184(1-羟基环己基苯基甲酮)、TPO-L(2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯)、819DW(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)、2959(2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮)中的一种或多种。
[0022]优选地，所述热引发剂为有机过氧化物引发剂或偶氮类引发剂。具体的，所述有机过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯中的一种或多种。所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
[0023]优选地，所述光引发剂/热引发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高透明自修复固体材料，其特征在于，包括：氢键受体；丙烯酸和/或甲基丙烯酸；丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺；光引发剂/热引发剂；其中，所述氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺的摩尔比为1：(1～3)：(1～2)；所述光引发剂/热引发剂的用量为氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺总质量的0.05％～5％。2.根据权利要求1所述的高透明自修复固体材料，其特征在于，所述高透明自修复固体材料还包括交联剂。3.根据权利要求2所述的高透明自修复固体材料，其特征在于，所述交联剂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求2或3所述的高透明自修复固体材料，其特征在于，所述交联剂的用量为氢键受体、丙烯酸和/或甲基丙烯酸、丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺总质量的0.5％～10％。5.根据权利要求1所述的高透明自修复固体材料，其特征在于，所述氢键受体为氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：何明辉，李仁爱，陈广学，田君飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：