兼具强度和修复的vitrimer材料及其制备方法

本发明属于树脂领域，具体涉及一种兼具强度和修复的vitrimer材料及其制备方法。

背景技术：

1、传统热固性树脂因其优异的力学性能、耐热性、尺寸稳定性以及耐化学腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、电子封装、汽车制造、风电叶片和高端装备等领域。以环氧树脂、聚氨酯和不饱和聚酯树脂为代表的热固性聚合物，在固化过程中形成永久性的三维交联网络，从而赋予材料优异的结构稳定性。然而，这种高度交联的网络结构也导致材料一旦固化便很难重新加工或重塑。当材料在服役过程中因外力冲击、疲劳载荷或环境因素产生损伤时，其内部裂纹难以自行修复，最终会不断扩展并导致材料性能衰减甚至失效。此外，废弃热固性树脂通常只能通过机械粉碎、填埋、焚烧或热降解等方式进行处理，不仅难以实现高价值回收，还伴随着较高的能源消耗和环境污染。

2、因此，开发兼具优异力学性能、可修复性和可循环利用能力的新型热固性聚合物已成为高性能树脂材料领域的重要研究方向。

技术实现思路

1、本发明提供一种兼具强度和修复的vitrimer材料及其制备方法，采用该方法可以制备得到兼具强度和修复的vitrimer材料。

2、在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备兼具强度和修复的vitrimer材料的方法，包括：

3、将胺类固化剂与醛类化合物进行脱水缩合，得到含有亚胺键的组分a；

4、将所述组分a与环氧树脂混合进行固化，使环氧基团发生交联反应，得到vitrimer材料。

5、在本发明的一些实施方式中，所述胺类固化剂与所述醛类化合物摩尔比为10∶（3-7）。

6、在本发明的一些实施方式中，所述脱水缩合是在100-120℃下搅拌反应3-4h。

7、在本发明的一些实施方式中，所述胺类固化剂包括脂肪族多胺和芳香族多胺中至少一种。

8、在本发明的一些实施方式中，所述脂肪族多胺包括己二胺、二乙烯三胺、二氨基二氧杂辛烷中的至少一种；和/或所述芳香族多胺包括苯二胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷中的至少一种。

9、在本发明的一些实施方式中，所述醛类化合物包括脂肪族多醛和芳香族多醛中的至少一种；和/或所述脂肪族多醛包括乙二醛、戊二醛中的至少一种；和/或所述芳香族多醛包括苯二醛、苯三醛中的至少一种。

10、在本发明的一些实施方式中，所述环氧树脂的添加量按照所述胺类固化剂与所述环氧树脂摩尔比为10∶（3-7）进行。

11、在本发明的一些实施方式中，所述固化是在180-200℃条件下保温3-6h。

12、在本发明的一些实施方式中，所述环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚、芳香族缩水甘油醚、脂肪族缩水甘油酯和芳香族缩水甘油酯中的至少一种。

13、在本发明第二个方面，本发明提出了一种兼具强度和修复的vitrimer材料，所述兼具强度和修复的vitrimer材料采用本发明第一方面所述的方法得到。

14、本发明通过将胺类固化剂与醛类化合物进行脱水缩合，得到含有亚胺键的组分a，然后将组分a与环氧树脂混合进行固化，使环氧基团发生交联反应，即本发明采用醛胺缩合反应与胺-环氧开环反应构筑交联网络，两类反应均具有较高的反应活性和较快的反应速率，可在较短时间内完成网络构筑，有效提高材料制备效率，缩短生产周期，同时由于亚胺键的快速修复特性以及环氧树脂的高刚性特性，赋予了vitrimer材料优异的修复性能以及力学性能，实现了修复性能和力学性能的同步提升。

1.一种制备兼具强度和修复的vitrimer材料的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胺类固化剂与所述醛类化合物摩尔比为10∶（3-7）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述脱水缩合是在100-120℃下搅拌反应3-4h。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述胺类固化剂包括脂肪族多胺和芳香族多胺中至少一种。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述脂肪族多胺包括己二胺、二乙烯三胺、二氨基二氧杂辛烷中的至少一种；和/或

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述醛类化合物包括脂肪族多醛和芳香族多醛中的至少一种；和/或

7.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述环氧树脂的添加量按照所述胺类固化剂与所述环氧树脂摩尔比为10∶（3-7）进行。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述固化是在180-200℃条件下保温3-6h。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚、芳香族缩水甘油醚、脂肪族缩水甘油酯和芳香族缩水甘油酯中的至少一种。

10.一种兼具强度和修复的vitrimer材料，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的方法制备得到。