一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的吸能方法与流程

文档序号:21404806发布日期:2020-07-07 14:38阅读:151来源:国知局

本发明涉及一种基于力致响应性聚合物的吸能方法,具体涉及一种基于具有杂网络结构与含有至少一种力敏团的力致响应性聚合物的吸能方法。



背景技术:

在日常生活、运动、休闲娱乐、军事、警务、安保、医护、生产等活动中,人体、动物体和物品等经常受到撞击、振动、震动、爆炸、声音等物理冲击的严重影响。为了缓解和消除这种物理冲击的影响,需要使用吸能方法和吸能材料进行吸能防护。现有的吸能方法主要有主动式吸能与被动式吸能两类。前者是包括使用减振器等方法进行吸能的方法,后者则是通过使用具有吸能功能的材料等方法。用于吸能的材料主要有金属、聚合物、复合材料等材料。其中,聚合物材料的能量损耗来源主要有以下几种:(1)利用聚合物在其玻璃化转变温度附近具有高损耗因子的现象吸能。这种方法由于材料处在玻璃化转变温度附近,材料的力学性能对温度变化敏感,在使用过程中材料的力学性能易随环境温度的变化而剧烈变化,给使用带来困难;(2)利用形变,特别是聚合物橡胶态或粘弹态的较大形变所带来的分子链段间的内摩擦吸能。这种方法通常需要材料发生较大的形变才能产生显著的效果,而当材料发生能量高损耗的形变后,往往无法恢复到原来的形状,无法继续使用,必须被更换;(3)采用共价键等化学键的断裂进行吸能。然而由于传统聚合物结构中的共价键的键合强度基本在同一水平,对机械力不具有选择性的断裂,无法在材料失效前通过化学键的选择性断裂进行吸能,而通常需要利用材料内部产生裂纹甚至材料整体的断裂才能吸能,在这种吸能形式中,共价键的断裂与宏观的裂纹、断裂不但无法恢复,还将导致材料的力学性能下降,在一次或少数几次吸能过程后,材料必须及时替换才能维持原有的性能。

在现有技术中,用做吸能的聚合物材料常见的结构有基于上述各种能量损耗机理而设计得到的聚合物合金、聚合物互穿网络、聚合物弹性体、聚合物泡沫等。这些用于吸能的结构往往是上述各机理的简单叠加,与单一的上述机理相比虽然一定程度上扩大了吸能范围,提升了吸能效率,但仍然无法避免其不足。

因此,需要发展一种新的吸能方法,特别是利用引入一种新的能量吸收和损耗机理的聚合物来进行吸能,以解决现有技术中存在的问题。



技术实现要素:

本发明针对上述背景,提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应,实现对能量的吸收、耗散和分散等组合吸能特性,从而提供一种新型的吸能方法。

本发明通过如下技术方案予以实现:

本发明提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的吸能方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物并以其作为吸能材料进行吸能,其中,所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的抗冲击方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行抗冲击;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的阻尼方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行阻尼;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的减震方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行减震;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的缓冲方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行缓冲;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的隔音方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行隔音;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的消声方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行消声;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

在本发明中,力致响应性聚合物具有杂网络结构指的是,所述力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,且至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上。所述的力致响应性聚合物可以仅含有一个交联网络,也可以含有两个或两个以上的交联网络。

在本发明的一个优选实施方式中(第1种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下;所述交联网络中含有一种力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第2种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下;所述交联网络中含有至少两种力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第3种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第4种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第5种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为具有动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第6种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第7种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第8种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联、断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,普通共价交联的交联度在凝胶点以下,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第9种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联、非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,其中非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,普通共价交联的交联度在凝胶点以下,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第10种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第11种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第12种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第13种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第14种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第15种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第16种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第17种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第18种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第19种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为具有动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第20种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第21种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为复合力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第22种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第23种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第24种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第25种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第26种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种非共价单力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第27种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种复合力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第28种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第29种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种非断链型共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第30种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第31种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第32种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第33种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第34种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第35种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第36种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第37种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第38种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第39种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第40种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第41种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种非共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第42种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第43种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种复合力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第44种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第45种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第46种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第47种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第48种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种非共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第49种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种复合力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第50种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中一个交联网络中含有至少一种力敏团,另一个交联网络中不含有力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第51种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中不含有力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第52种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且两个交联网络中均含有至少一种力敏团;两个网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第53种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络中均含有至少一种非断链型共价单力敏团;两个网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第54种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第55种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第56种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第57种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第58种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络均含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第59种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第60种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第61种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第62种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络均含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第63种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第64种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第65种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络均含有至少一种非共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第66种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第67种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络均含有至少一种复合力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第68种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第69种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第70种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第71种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第72种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第73种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第74种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第75种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第76种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第77种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第78种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,其中力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第79种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有力敏团交联和非共价交联,其中力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第80种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第81种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第82种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第83种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第84种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第85种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第86种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第87种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第88种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第89种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第90种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,其中力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第91种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有力敏团交联和非共价交联,其中力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第92种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有至少三个交联网络,其中一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团,其余交联网络均为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度均在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第93种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有至少三个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团,其余交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度均在凝胶点以上。

在本发明的另一个优选实施方式中(第94种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有至少两个交联网络,其中至少一个交联网络同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下;至少一个交联网络含有具有动态共价特征的共价单力敏团交联,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上且其中非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以下;所述交联网络中含有至少一种力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第95种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有至少两个交联网络,其中至少一个交联网络同时含有普通共价交联以及具有动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,具有动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度和非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下;至少一个交联网络含有具有动态共价特征的共价力敏团交联,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上且其中非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以下;所述交联网络中含有至少一种力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第96种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中第一网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团;其中第二网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第97种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,第一网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团;其中第二网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第98种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中第一网络中仅含有具有动态共价特征的共价单力敏团交联,且所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上;其中第二网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团。

在本发明的另一个优选实施方式中(第99种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中第一网络中含有具有动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,且所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中第二网络为普通共价交联网络,其中含有至少一种非断链型共价单力敏团。

在本发明中,所述的力敏团,指的是含有对机械力敏感基元(即力敏基元)的实体,其中所述的力敏基元包括但不仅限于共价化学基团、超分子复合体、超分子组装体、组合物、聚集体,其在机械力下作用下发生结构的特异性化学和/或物理变化,包括但不仅限于化学的断键、成键、异构化、分解以及物理的解离、解组装、分离,从而直接和/或间接地发生化学和/或物理信号改变、生成新基团/新物质,包括但不仅限于颜色、发光、荧光、光谱吸收、磁性、电、电导、热、核磁、红外、拉曼、ph、自由基、催化、氧化还原性、加成、缩合、取代、交换、消除、分解、聚合、交联、配位、氢键结合、主客体结合、离子键结合、pi-pi堆叠信号/性能的变化以及离子键结合、降解、粘度信号/性能的变化和释放新分子、生成新的可反应性基团,达到对机械力的特异性响应并获得力致响应性能/效果。

本发明中所述的非共价作用,其包括但不仅限于氢键作用、金属-配体作用、离子作用、离子-偶极作用、主体-客体作用、亲金属作用、偶极-偶极作用、卤键作用、路易斯酸碱对作用、阳离子-π作用、阴离子-π作用、苯-氟苯作用、π-π堆叠作用、离子氢键作用、自由基阳离子二聚作用、相分离、结晶作用。

在本发明的实施方式中,制备所述的力致响应性聚合物的配方组分中还可以含有以下任一种或任几种可添加物或可使用物:助剂、填料、溶胀剂。所述的助剂选自以下任一种或任几种:催化剂、引发剂、抗氧化剂、光稳定剂、热稳定剂、分散剂、乳化剂、阻燃剂、增韧剂、偶联剂、溶剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、增稠剂、触变剂、流平剂、着色剂、荧光增白剂、消光剂、抗静电剂、脱水剂、杀菌防霉剂、发泡剂、助发泡剂、成核剂、流变剂;所述的填料选自以下任一种或任几种:无机非金属填料、金属填料、有机填料、有机金属化合物填料;所述的溶胀剂选自以下任一种或任几种:水、有机溶剂、离子液体、齐聚物、增塑剂。

在本发明的实施方式中,所述的力致响应性聚合物的形态可以是普通固体、凝胶(包括水凝胶、有机凝胶、齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶)、弹性体、泡沫材料等。

在本发明的实施方式中,所述的具有杂网络结构的力致响应性聚合物的吸能方法,可应用于缓冲、抗冲击、隔音、消声、减震、阻尼。

在本发明的实施方式中,所述的力致响应性聚合物的应用领域包括但不仅限于日常生活、运动、工作的身体防护、军警身体防护、电子产品抗冲击防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、消音降噪方面。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

(1)本发明中的吸能方法所采用的力致响应性聚合物具有杂网络结构,表现出优良的力学强度和结构稳定性,同时也有利于机械力传导并作用于力敏团,增加力致响应性聚合物对机械力响应的敏感性,有利于吸能过程中快速且稳定地活化力敏团,也有利于检验吸能的效果;部分力敏团在机械力作用下,发生断裂和/或胀流效应等,能够产生耗散、吸收、分散等多级吸能效果,或者产生自增强效果,产生强烈的吸能能力和多样性。

(2)本发明中的吸能方法中所采用的力致响应性聚合物中含有的力敏团,其种类丰富、形式多样,包括但不仅限于共价化学基团、超分子复合体、超分子组装体、组合物、聚集体,可根据实际使用需要进行力敏团结构的合理设计、选择与组合使用、聚合物链结构的选择、聚合物交联网络结构的设计与调控以及将一种或多种力敏团引入到同一个或不同的交联网络中,在机械力下作用下使聚合物直接和/或间接地发生多种多样的化学和/或物理信号改变、生成新基团/新物质,获得丰富的力致响应性能/效果,满足不同的吸能应用场合对力致响应性的要求。而且基于这种特异性的力致响应性能/效果,还可以实时反馈出吸能材料吸收能量/冲击力的位置、大小以及受冲击情况等信息,便于后期的干预与优化。这些特殊的功能对吸能材料的使用安全性是十分重要的,但也是目前常规聚合物吸能材料中是无法获得的。

(3)本发明中的力致响应性聚合物含有的非共价作用,其种类丰富、形式多样,包括但不仅限于氢键作用、金属-配体作用、离子作用、离子-偶极作用、主体-客体作用、亲金属作用、偶极-偶极作用、卤键作用、路易斯酸碱对作用、阳离子-π作用、阴离子-π作用、苯-氟苯作用、π-π堆叠作用、离子氢键作用、自由基阳离子二聚作用、相分离、结晶作用,可根据实际使用需要进行非共价基元结构设计、选择和组合使用,可获得正交性和/或协同性和/或次序性的非共价动态性,进一步提升材料的吸能性能。基于非共价动态性,还可获得自修复性能,对增加材料韧性也有积极作用。

(4)在力致响应性聚合物中引入一种具有动态共价特征的共价单力敏团或非共价单力敏团,基于其可逆的力致活化特性,不仅可以获得可循环/可重复的吸能性能与力致响应性,而且能够在聚合物材料出现损伤时,提供自修复性能,这对提升吸能材料的吸能作用以及延长吸能材料的使用寿命是十分有利的。

参考下述实施方式说明、实施例和所附权利要求书,本发明的这些和其他特征以及优点将变得显而易见。

具体实施方式

下面,对本发明进行详细说明。

本发明提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的吸能方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物并以其作为吸能材料进行吸能,其中,所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明中所用术语“吸能”指的是针对撞击、振动、震动、爆炸、声音等形式所造成的物理冲击产生的能量的吸收、耗散和分散等,但不包括仅对热能和/或电能的吸收,从而达到如抗冲击(防护)、阻尼、减震、缓冲、隔音、消声等效果。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的抗冲击方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行抗冲击;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的阻尼方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行阻尼;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的减震方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行减震;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的缓冲方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行缓冲;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的隔音方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行隔音;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

本发明还提供一种基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的消声方法,其特征在于,提供一种具有杂网络结构的力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行消声;所述的力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上;其中,至少一个交联网络中含有至少一种力敏团;在机械力作用下,其中的力敏团发生化学和/或物理变化,实现力致响应。

为了说明的简明性,在本发明的说明书中,利用连接词“和/或”来表示所述的术语可以包含选自连接词“和/或”之前所述的选项,或者选自连接词“和/或”之后所述的选项,或者同时选自连接词“和/或”之前和之后所述的选项这三种情况。

另需说明的是,本发明中用于描述不同结构的量词“组”、“系列”、“亚系列”、“类”、“亚类”、“种”中,组的范围大于系列,系列的范围大于亚系列,亚系列的范围大于类,类的范围大于亚类,亚类的范围大于种,即一组可以有很多系列,一系列可以有很多亚系列,一亚系列可以有很多类,一类可以有很多亚类,一亚类可以有很多种。即使所述的力敏团、非共价基元具有相同的基元结构,但因为连接基、取代基、异构体、复合结构等不同,也可能导致其性能的差异。在本发明中,如非特别说明,则通常将具有相同基元结构的力敏团、非共价基元但因连接基、取代基、异构体等不同的结构视为不同种结构。本发明可以根据需要对力敏团、非共价基元结构进行合理的设计、选择和调控,获得最佳的性能,这也是本发明的优势。在本发明中,当需要使用多个力敏团或非共价基元结构时,优选使用不同类的结构,更优选使用不同系列的结构,以便更好地进行正交性调控。

本发明中所用术语“聚合”反应/作用,如非特别说明,指的是较低分子量的反应物通过缩聚、加聚、开环聚合等反应形式形成具有较高分子量的产物的过程,即除交联作用以外的链的增长过程/作用。其中,反应物可以为具有聚合能力(即能够自发地进行聚合,或者能够在引发剂或外加能作用下进行聚合)的单体、低聚物、预聚物等化合物。由一种反应物进行聚合得到的产物称为均聚物。需要指出的是,在本发明中所述的“聚合”,其包括除反应物分子链交联过程以外的反应物分子链的线性增长过程、支化过程、成环过程等。在本发明的实施方式中,“聚合”包括由共价键的键合以及非共价作用所引起的链增长过程。

本发明中所用术语“交联”反应/作用,指的是分子间和/或分子内通过共价键和/或非共价作用形成具有三维无限网状型产物的过程。在交联过程中,聚合物链一般先在二维/三维方向不断增长,逐步形成团簇(可以是二维或者三维),再发展为三维无限网络交联可以视为聚合的一种特殊形式。在交联过程中,刚好达到一个三维无限网络时的。因此,交联度,称为凝胶点,也称为渗滤阈值。处于凝胶点以上(含,下同)的交联产物,其具有三维无限网络结构,交联网络构成一个整体并横跨整个聚合物结构;处于凝胶点以下的交联产物,其仅为稀松的链间链接结构,并未形成三维无限网络结构,并不属于横跨整个聚合物结构的能够构成一个整体的交联网络。除非特别说明,本发明中的交联结构为凝胶点以上的三维无限网络结构,非交联(结构)特指凝胶点以下的线型、环状、支化和凝胶点以下的二维、三维团簇等结构以及以上结构的“组合形式”结构。

在本发明中,所述的“线型”结构,指的是聚合物分子链呈现的是规则或不规则的长链线状,一般由许多重复单元在一个连续长度上连接而成,聚合物分子链中的侧基一般不以支链存在;对于“线型结构”,其一般是由不含长链侧基的单体通过缩聚反应、加聚反应或开环反应等聚合形成。

在本发明中,所述的“环状”结构,指的是聚合物分子链以环状链的形式存在,其包括单环、多环、桥环、嵌套环、索环、轮环等形式的环状结构;对于“环状结构”,其可以通过线型或支化聚合物的分子内和/或分子间成环形成,也可以通过扩环聚合反应等方法制备。

在本发明中,所述的“支化”结构,指的是在聚合物分子链上含有侧链、支链和分叉链等结构,包括但不限于星型、h型、梳型、树枝型、超支化及其组合等结构,以及其与线型、环状结构的进一步组合,例如线型链末端连接环状结构,环状结构与梳型结构结合,树枝型链末端连接环形链,等等;对于“聚合物的侧链、支链和分叉链等结构”,其可具有多级结构,例如在聚合物分子链的支链上可以继续带有一级或多级支链。对于“支化结构”,其制备方法诸多,一般为本领域的技术人员所熟知,例如可通过含有长链侧基的单体进行缩聚反应形成,或者在加聚过程中通过自由基的链转移反应形成,或者通过辐射和化学反应在线型分子链上延伸出分支结构形成。支化结构进一步进行分子内和/或分子间的反应(交联)即可产生团簇和交联结构。

在本发明中,所述的“团簇”结构,指的是聚合物链进行分子内和/或分子间反应而产生的凝胶点以下的二维/三维结构。

在本发明中,所述的“交联”结构,特指的是聚合物具有的三维无限网络结构。

在本发明中,所述的“组合形式”结构,特指一个聚合物结构中含有线型、环状、支化和凝胶点以下的二维、三维团簇等结构中的两种或两种以上,例如,以环型链作为梳型链的侧链,环型链带有侧链形成环型梳型链,环型链与直链形成蝌蚪型链和哑铃型链,还包括不同环型、不同支化、不同团簇及其与其他拓扑结构的组合结构,等等。

在本发明中,“骨架”指的是聚合物链的链长方向上结构。对交联聚合物而言,所述的“主链”,指的是存在于交联网络骨架中的任意链段,即交联网络中连接相邻交联点间的骨架链。对非交联结构的聚合物而言,所述的“主链”,如非特别说明,指的是链节最多的链。其中,所述的“侧链”,指的是同聚合物主链相连接而分布在主链旁侧的链结构;其中,所述的“支链”/“分叉链”可以是侧链也可以是其他从任意链分叉出来的链结构。其中,所述的“侧基”,指的是同聚合物任意链相连接而分布在链旁侧的化学基团。其中,所述的“端基”,指的是同聚合物任意链相连接而位于链末端的化学基团。如非特别说明,侧基特指连接在聚合物链骨架旁侧的分子量不超过1000da的基团及其中的亚基团。当侧链、分叉链的分子量不超过1000da时,其本身及其上的基团视为侧基。为简单起见,当侧链、分叉链的分子量超过1000da时,如非特别说明,则统一称为侧链。上述“侧链”、“侧基”,其可具有多级结构,也即侧链/侧基可以继续带有侧链/侧基,侧链/侧基的侧链/侧基可以继续有侧链/侧基。本发明中,对于超支化和树枝状链及其相关的链结构,最外围的聚合物链段可以视为侧链,其余部分可以视为主链。

在本发明中,所述的“非动态共价键共价交联”指的是以非动态共价键进行共价交联,其中非动态共价键包含普通共价键以及非动态共价特征的断链型共价力敏团。在本发明中,所述的“普通共价键”,指的即是传统意义上的共价键,其在通常温度下(一般不高于100℃)和通常时间内(一般小于1天)较难发生断裂而且对机械力作用无特异性响应,其包括但不限于通常的碳-碳键、碳-氧键、碳-氢键、碳-氮键、碳-硫键、氮-氢键、氮-氧键、氢-氧键、氮-氮键等。所述的“非动态共价特征的断链型共价力敏团”是指可以力致活化而导致断链但无法重新生成的非动态共价特征的断链型共价力敏团。

在本发明的实施方式中,可以通过选择和调节非动态共价键的结构来设计和调控聚合物的结构和吸能性能以及其他综合性能。当所述非动态共价键为常规的普通共价键时,所述交联结构最为稳定,能够在力和能量冲击时为聚合物提供持续的结构稳定性,也有利于提升材料的尺寸稳定性与抗蠕变性,获得高结构稳定性的聚合物吸能材料;当所述非动态共价键为非断链型共价单力敏团时,其共价结构可以随着力敏团的活化而改变,但不会发生断链,因此交联结构不会解离,容易获得高结构稳定性的吸能材料,而且对于特定的非断链型共价单力敏团,在其力致活化后能同时实现吸收冲击能量和获得力致增韧作用;当所述非动态共价键为非共价单力敏团的共价成分时,其共价结构不会随着力敏团的活化而改变,可方便力致活化与维持交联结构稳定,而且基于其力致变色、力致发光、力致荧光/磷光等的变化,可以更直观可视的感应防护对象所受到的冲击力的位置、冲击能量大小以及受破坏的程度等信息,方便进行预防和后期干预优化;当非动态共价键为断链型非动态共价特征的共价单力敏团时,交联结构会随着力敏团的活化而降低交联度,可能导致解离,通过聚合物链的粘性流动,能够获得额外的吸能作用,同时也有助于提升材料韧性。本发明中,可以通过选择不同的非动态共价键共价交联及其组合,实现不同的性能,达到理想的目的,这也是本发明的优势所在。

在本发明中,力致响应性聚合物具有杂网络结构指的是,所述力致响应性聚合物的交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,且至少一个所述交联网络中的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上。所述的力致响应性聚合物可以仅含有一个交联网络,也可以含有两个或两个以上的交联网络。当力致响应性聚合物仅含有一个交联网络时,该交联网络中同时含有非动态共价键共价交联和非共价交联,且其中的非动态共价键共价交联度在凝胶点以上,非共价交联度在凝胶点以上或以下。当力致响应性聚合物由两个或多个交联网络构成时,其可以由两个或多个相互共混的交联网络构成,也可以由两个或多个相互穿插的交联网络构成,也可以由两个或多个部分相互穿插的交联网络构成,也可以由以上三种交联网络进行组合构成,但本发明不仅限于此。其中,所述的两个或多个交联网络中,可以是部分仅包含有非动态共价键共价交联和部分仅包含非共价交联的组合,或者是部分仅包含有非动态共价键共价交联和部分同时包含非动态共价键共价交联和非共价交联的组合,或者是部分仅包含非共价交联和部分同时包含非动态共价键共价交联和非共价交联的组合,或者是各个交联网络中都同时包含有非动态共价键共价交联和非共价交联的组合,但本发明不仅限于此;力致响应性聚合物中还可以包含非交联的成分。需要说明的是,当杂网络结构中的任一交联网络中仅含有非共价交联时,该交联网络的非共价交联的交联度在凝胶点以上;当杂网络结构中的任一交联网络中仅含有非动态共价键共价交联时,该交联网络的非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以上。在本发明中,还可选地含有具有动态共价特征的共价力敏团和/或具有动态共价特征的非共价力敏团中的共价成分形成的共价交联。当力致响应性聚合物由两个或多个交联网络构成时,不同交联网络的交联度可以相同也可以不相同;当交联度不同时,交联度最高的网络为第一网络,以此类推。

特别地,通过多网络设计,交联度较高的网络可以更有效地受力,其中若含有力敏团则可以更有效地被活化;而如果交联度较高的网络中不含力敏团,则交联度较低的网络中的力敏团只有等到交联度较高的网络破坏到一定程度后才能活化;无论如何,较高交联度的网络也可以起到门控的作用。当多个网络都含有力敏团时,除了获得正交性和/或协同的力致响应性外,还能基于力敏团自身结构差异以及其所在交联网络的交联形式、交联度等的差异获得次序性的力致响应性,更好地反馈材料的受力和受冲击情况,方便进行吸能材料结构改进和优化,以提供更好的吸能作用,这些也都体现了本发明的创造性。

在本发明中,一种交联的交联度在凝胶点以上(含),指的是仅由该种交联就可形成三维无限网络结构。

在本发明的一个优选实施方式中(第1种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下;所述交联网络中含有一种力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。该网络结构相对简单,方便制备。

在本发明的另一个优选实施方式中(第2种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下;所述交联网络中含有至少两种力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。由于含有多种力敏团结构,可获得正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第3种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,力致响应性聚合物中的普通共价交联结构可持续为吸能材料提供结构稳定性。非共价交联的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。所述力敏团力致活化后,通过粘性损耗可获得额外的吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第4种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团。该实施方式中,非共价交联的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。所述力敏团具有非断链力响应特点,其在力致活化后不会引起共价交联度的下降,可获得较好的结构稳定性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第5种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为具有动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,基于具有动态共价特征的力敏团以及非共价交联的可逆特性,容易获得多重的、可循环的吸能性能,而且还能在吸能材料出现损伤时获得更好的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第6种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非共价单力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。非共价单力敏团力致响应效果显著,容易获得可视化的力致响应效果,便于直观可视的感应防护对象所受到的冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息,方便进行后期预防和优化。

在本发明的另一个优选实施方式中(第7种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为复合力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。复合力敏团结构多样,容易获得丰富的力致响应效果,能够满足特殊吸能应用场景的需要。

在本发明的另一个优选实施方式中(第8种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联、断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,普通共价交联的交联度在凝胶点以下,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价交联与断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联之间可以起到正交和/或协同作用,提供良好的吸能性能和力致响应。

在本发明的另一个优选实施方式中(第9种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有普通共价交联、非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,其中非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,普通共价交联的交联度在凝胶点以下,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能,且所述力敏团力致活化后,其中的共价交联度不会下降,可在获得吸能性能的同时维持吸能材料结构的相对完整。

在本发明的另一个优选实施方式中(第10种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能,在所述力敏团力致活化后,其中的共价交联被破坏,通过粘性损耗可获得额外的吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第11种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有一个交联网络,其中同时含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下,其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能,在所述力敏团力致活化后,其中的共价交联度不会下降,可在获得吸能性能的同时维持吸能材料结构的相对完整。

在本发明的另一个优选实施方式中(第12种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,共价交联网络中的力敏团通过其力致响应性获得吸能特性。在能量冲击下,非共价交联可以被部分破坏或完全破坏,方便通过聚合物链的胀流特性提供额外的吸能作用。两种交联作用分别位于不同的交联网络中,方便进行结构调控,避免相互干扰。力敏团位于共价交联网络中,便于机械力传导,获得敏感的力致响应性与吸能作用。聚合物吸能材料发生结构损伤后,其中的非共价交联网络可以通过非共价动态性获得较为完整的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第13种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团。该实施方式中,在机械力或能量冲击下,力敏团受力活化,可获得吸能作用,而非共价交联则可以被部分破坏或完全破坏,方便通过聚合物链的胀流特性提供额外的吸能作用。力敏团在非共价交联网络中,方便感应非共价交联网络的破坏和吸能情况。

在本发明的另一个优选实施方式中(第14种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,通过两个网络中的非共价交联可以达到更好的吸能效果。

在本发明的另一个优选实施方式中(第15种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团。该实施方式中,通过两个网络中的非共价交联可以达到更好的吸能效果,同时仅在非共价交联网络中含有力敏团,方便感应非共价交联网络的破坏和吸能情况。

在本发明的另一个优选实施方式中(第16种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。该网络结构中含有两个共价交联网络,可为聚合物提供优良的结构稳定性与力学强度,且在吸能过程中,也能够持续保持结构稳定,避免力学强度的大幅下降。

在本发明的另一个优选实施方式中(第17种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。该网络结构中含有两个共价交联网络,可为聚合物提供优良的结构稳定性与力学强度,且在吸能过程中,也能够持续保持结构稳定,避免力学强度的大幅下降。交联网络中的断链型非动态共价特征的共价单力敏团力致活化后,还能通过粘性流动获得额外的吸能作用,也有助于提升材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第18种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,基于所述共价单力敏团的非断链型力响应特点,其在力致活化后,不会引起共价交联度的下降,可获得高结构稳定性的吸能材料。

在本发明的另一个优选实施方式中(第19种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为具有动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,基于具有动态共价特征的共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可实现力敏团和非共价结构的再生,便于获得多重的、可循环的吸能特性,而且还能在聚合物吸能材料出现损伤时提供较好的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第20种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。该网络结构中,非共价单力敏团力致活化,获得吸能性能,而且基于其力致变色、力致发光、力致荧光/磷光变化等显著的力致响应性,能直观可视的感应防护对象所受到的冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息。

在本发明的另一个优选实施方式中(第21种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为复合力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。该网络结构中,复合力敏团结构多样,容易获得丰富的力致响应效果,能够满足特殊吸能应用场景的需要。

在本发明的另一个优选实施方式中(第22种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团。该实施方式中,力敏团位于仅含有普通共价交联的网络中,方便机械力的传导,可获得敏感的力致响应性与吸能性能。非共价交联与力敏团存在与不同的交联网络中,容易获得正交的非共价动态性和力致响应性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第23种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,两个网络的共价交联度都在凝胶点以上,且力敏团所在网络中仅含力敏团交联,容易获得更敏感的力致响应与吸能性能。在吸能过程中,不含力敏团的交联网络还能持续维持结构的稳定,避免力学强度大幅下降。非共价交联与力敏团存在与不同的交联网络中,容易获得正交的非共价动态性和力致响应性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第24种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,两个网络的共价交联度都在凝胶点以上,且力敏团所在网络中仅含力敏团交联,容易获得敏感的力致响应与吸能性能。在吸能过程中,基于所述力敏团的非断链的力响应特点,使其力致活化后不会引起共价交联度下降,能够获得高结构稳定性的吸能材料。交联网络中的非共价交联提供非共价动态性,与力敏团一起提供吸能性能,在吸能材料出现结构损伤后还可获得局部的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第25种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,两个网络的共价交联度都在凝胶点以上,且力敏团所在网络中仅含力敏团交联,容易获得敏感的力致响应与吸能性能。基于所述力敏团与非共价交联的可逆特性,容易获得多重的、可循环的吸能作用,而且在材料出现结构损伤时,还能够获得较为完整的自修复性能。此外,基于两个网络交联形式的正交性,可获得良好的形状记忆功能,方便制备出可定制化的吸能材料,满足特定的、个性化的吸能应用场景的需要。

在本发明的另一个优选实施方式中(第26种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种非共价单力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。该网络结构具有丰富的非共价动态性,可方便获得多重的、可循环的吸能作用,而且在吸能材料出现结构损伤时,还能够获得较为完整的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第27种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,且其中含有至少一种复合力敏团,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上。该网络结构中,复合力敏团本身结构多样,且其交联度在凝胶点以上,容易获得敏感的、丰富的力响应性与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第28种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个网络均含有力敏团,且共价交联度均在凝胶点以上,力学性能优异,具有较强的应力敏感性,同时也方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。

在本发明的另一个优选实施方式中(第29种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种非断链型共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络的普通共价交联的交联度均在凝胶点以上且均含有非断链型共价单力敏团,力学性能优异,也容易获得敏感的力响应性与吸能作用,而且基于所述力敏团的非断链特点,在其力致活化后不会引起交联度的下降,能够避免力学强度大幅下降。聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。非共价交联提供非共价动态性,可获得一定的自修复性能与提升材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第30种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,两个网络的普通共价交联的交联度均在凝胶点以上,力学性能优异,也容易获得敏感的力响应性与吸能作用。聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。非共价交联提供非共价动态性,可获得一定的自修复性能与提升材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第31种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。基于具有动态共价特征的共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可获得多重的、可循环的吸能作用,而且在吸能材料出现结构损伤时还能获得较好的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第32种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。该实施方式中,非共价单力敏团与非共价交联提供非共价动态性,在机械力或能量冲击下,力敏团力致活化以及非共价交联被部分破坏或完全破坏,可方便通过聚合物链的胀流特性提供吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第33种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。该实施方式中,聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。在能量冲击下,非共价交联可以被部分破坏或完全破坏,方便通过聚合物链的胀流特性提供额外的吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第34种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个网络的普通共价交联的交联度均在凝胶点以上,力学性能优异,也容易获得敏感的力响应性与吸能作用。聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。基于所述力敏团的断链且非动态共价特征的力响应特点,在其力活化后,还能通过粘性流动获得额外的吸能作用,而且也有助于提升吸能材料的韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第35种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,两个网络的普通共价交联的交联度均在凝胶点以上,力学性能优异,也容易获得敏感的力响应性与吸能作用。聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。基于具有动态共价特征的共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可获得多重的、可循环的吸能作用,也能够为聚合物提供较好的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第36种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。该实施方式中,两个网络中含有不同的力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性。非共价单力敏团与非共价交联提供非共价动态性,在机械力或能量冲击下,力敏团力致活化以及非共价交联被部分破坏或完全破坏,可方便通过聚合物链的胀流特性获得吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第37种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。基于所述的共价单力敏团的断链力响应特点,其在力致活化后有助于提升材料韧性,而复合力敏团结构多样,可获得更丰富的力致响应性,能更好地反馈吸能材料的受冲击位置与冲击能量的大小,利于对吸能材料结构的改进和优化。

在本发明的另一个优选实施方式中(第38种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,基于具有动态共价特征的共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可以获得多重的、可循环的吸能作用,也能够为聚合物提供较好的自修复性能与材料韧性。当两个网络含有的具有动态共价特征的共价单力敏团为同一种力敏团时,可获得次序性的力致响应效果,而且还能在其力活化后,通过力敏团的重组、再生,获得进一步的交联作用。当两个网络含有的具有动态共价特征的共价单力敏团为不同的力敏团时,可方便获得正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第39种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。该实施方式中,基于共价单力敏团与非共价单力敏团的可逆的力致响应过程以及非共价交联的非共价动态性能够获得多重的、可循环的力响应特点与吸能作用,也有助于提升自修复性能与材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第40种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。共价单力敏结构相对简单,便于制备,而复合力敏团结构更灵活多样,可获得更丰富的力响应性,组合使用所述力敏团,可获得具有正交和/或协同性的力致响应性能,以更好地感应防护对象所受到的冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息,方便进行预防和后期干预。

在本发明的另一个优选实施方式中(第41种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种非共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,非共价单力敏团力致响应效果显著,组合使用不同的非共价单力敏团,能够获得次序性的力致变色、力致发光、力致荧光/磷光变化等力响应效果,便于在其吸能过程更直观可视的感应防护对象所受到的冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息。

在本发明的另一个优选实施方式中(第42种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;其中一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。该实施方式中,非共价单力敏团种类多样,容易获得力致变色、力致发光、力致荧光/磷光变化、力致催化等力响应效果;而复合力敏团结构更灵活多样,可获得丰富的力响应性,组合使用所述力敏团,可获得正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与吸能作用,更好地反馈防护对象所受到的冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息。

在本发明的另一个优选实施方式中(第43种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上;两个交联网络均含有至少一种复合力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,复合力敏团本身结构灵活多样,各自的力响应性能丰富,组合使用不同的复合力敏团,可获得更丰富的力致响应性与吸能作用,更好地满足不同吸能应用场景的需要。

在本发明的另一个优选实施方式中(第44种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该网络结构可同时获得丰富的力致响应性、吸能特性与良好的自修复性能。存在于非共价交联网络的力敏团便于感应非共价交联网络的破坏和吸能情况。在受力或能量冲击时,聚合物中含有一个网络的普通共价交联的交联度在凝胶点以上,可以保持结构稳定。

在本发明的另一个优选实施方式中(第45种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。非共价交联网络中含有至少一种力敏团,其力致活化过程不仅可以提供吸能作用,而且还能感应非共价交联网络的破坏和吸能情况。

在本发明的另一个优选实施方式中(第46种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。基于所述共价单力敏团的断链的力响应特点,其力致活化后有助于提升材料韧性。非共价交联网络中含有至少一种力敏团,其力致活化过程不仅可以提供吸能作用,而且还能感应非共价交联网络的破坏和吸能情况。

在本发明的另一个优选实施方式中(第47种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,基于具有动态共价特征的共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可获得多重的、可循环的吸能作用。两个网络中均含有非共价交联,可获得丰富的非共价动态性,与具有动态共价特征的共价单力敏团一起为聚合物提供为完整的自修复性能,同时也方便获得超韧性性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第48种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种非共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。非共价单力敏团和非共价交联均可提供非共价动态性,便于获得良好的自修复性能与提升材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第49种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种复合力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。复合力敏团结构多样,可获得丰富的力致响应性,满足不同的吸能场景的需要。两个网络中均含有非共价交联与力敏团,可获得丰富的力致响应性与非共价动态性,便于获得良好的自修复性能与提升材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第50种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中一个交联网络中含有至少一种力敏团,另一个交联网络中不含有力敏团。该实施方式中,含有力敏团的交联网络在力作用下发生力致响应,获得吸能作用,不含有力敏团的交联网络在吸能过程中提供结构稳定性,避免力学强度急剧下降。

在本发明的另一个优选实施方式中(第51种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中不含有力敏团。该实施方式中,含有力敏团的交联网络在力作用下发生力致响应,获得吸能作用,不含有力敏团的交联网络在吸能过程中提供结构稳定性,避免力学强度急剧下降。基于所述共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可获得较好的自修复性能,也有利于提升材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第52种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且两个交联网络中均含有至少一种力敏团;两个网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络的普通共价交联的交联度均在凝胶点以上,可通过互穿或半互穿形式将两个交联网络结合在一起,方便获得高力学强度、良好的尺寸稳定性和抗蠕变性能,以及敏感的力致响应性与吸能效果。两个交联网络均含有力敏团,方便获得丰富的、次序性的力致响应性与吸能作用。两个交联网络中均含有非共价交联,除了获得额外的吸能作用外,还能为聚合物提供自修复性能与提升材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第53种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络中均含有至少一种非断链型共价单力敏团;两个网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络的普通共价交联的交联度均在凝胶点以上且均含有非断链型共价单力敏团,力学性能优异,也容易获得敏感的力响应性与吸能作用,而且基于所述力敏团的非断链特点,在其力致活化后不会引起交联度的下降,能够避免力学强度大幅下降。聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。两个交联网络中均含有非共价交联,除了获得额外的吸能作用外,还能为聚合物提供自修复性能与提升材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第54种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,两个网络的普通共价交联的交联度均在凝胶点以上,力学性能优异,也容易获得敏感的力响应性与吸能作用。聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。

在本发明的另一个优选实施方式中(第55种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,基于具有动态共价特征的共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可获得多重的、可循环的吸能作用,而且在吸能材料出现结构损伤时还能获得较好的自修复性能与材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第56种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。该实施方式中,聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。该网络结构还具有丰富的非共价动态性,便于在能量冲击下,通过聚合物链的胀流特性获得额外的吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第57种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非断链型共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。该实施方式中,所述的共价单力敏团结构相对简单,而复合力敏团结构多样,组合使用所述力敏团,能够获得丰富的力致响应性与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第58种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络均含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该网络中结合有多种力敏团,方便获得丰富的、次序性的力致响应性与吸能作用。基于所述力敏团的断链且非动态共价特征的力响应特点,在其力活化后,还能通过粘性流动获得额外的吸能作用,而且也有助于提升吸能材料的韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第59种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团。该实施方式中,聚合物结合有多种力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与协同增强的吸能效果。两个交联网络都含有非共价交联,可获得丰富的非共价动态性。基于具有动态共价特征的共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可获得多重的、可循环的吸能作用,也能够为聚合物提供较好的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第60种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。该实施方式中,非共价单力敏团与非共价交联提供非共价动态性,在机械力或能量冲击下,力敏团力致活化以及非共价交联被部分破坏或完全破坏,可方便通过聚合物链的胀流特性获得吸能作用。两个网络中含有不同的力敏团,方便获得具有正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性,便于反馈防护对象的所述的冲击能量大小与冲击位置。

在本发明的另一个优选实施方式中(第61种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种断链型非动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。基于所述的共价单力敏团的断链力响应特点,其在力致活化后有助于提升材料韧性,而复合力敏团结构多样,可获得更丰富的力致响应性,能更好地反馈吸能材料的受冲击位置与冲击能量的大小,利于对吸能材料结构的改进和优化。

在本发明的另一个优选实施方式中(第62种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络均含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,基于具有动态共价特征的共价单力敏团与非共价交联的可逆特性,可以获得多重的、可循环的吸能作用,也能够为聚合物提供较好的自修复性能与材料韧性。当两个网络含有的具有动态共价特征的共价单力敏团为同一种力敏团时,可获得次序性的力致响应效果,而且还能在其力活化后,通过力敏团的重组、再生,获得进一步的交联作用。当两个网络含有的具有动态共价特征的共价单力敏团为不同的力敏团时,可方便获得正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第63种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团。该实施方式中,基于所述共价单力敏团与非共价单力敏团的可逆的力致响应过程以及非共价交联的非共价动态性可获得多重的、可循环的力响应特点与吸能作用,也有助于提升自修复性能与材料韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第64种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。该实施方式中,聚合物中的非共价动态性与力敏团的力致响应过程共同提供吸能性能。共价单力敏结构相对简单,便于制备,而复合力敏团结构更灵活多样,可获得具有丰富的力响应性,组合使用所述力敏团,可获得具有正交和/或协同性的力致响应性能,以更好地感应防护对象所受到的冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息,方便进行预防和后期干预。

在本发明的另一个优选实施方式中(第65种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络均含有至少一种非共价单力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,非共价单力敏团力致响应效果显著,组合使用不同的非共价单力敏团,能够获得次序性的力致变色、力致发光、力致荧光/磷光变化等力响应效果,便于在其吸能过程更直观可视的感应防护对象所受到的冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息,方便进行预防和后期干预。

在本发明的另一个优选实施方式中(第66种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中一个交联网络中含有至少一种非共价单力敏团,另一个交联网络中含有至少一种复合力敏团。该实施方式中,非共价单力敏团种类多样,力致响应效果显著,复合力敏团结构更灵活多样,组合使用所述力敏团,可获得正交性和/或协同性和/或次序性的力致响应性与吸能作用,更好地反馈防护对象所受到的冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息。两个交联网络均含有非共价交联,容易获得丰富的非共价动态性,便于在能量冲击下,通过聚合物链的胀流特性获得额外的吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第67种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中两个交联网络中均同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;两个交联网络均含有至少一种复合力敏团,两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,复合力敏团本身结构灵活多样,组合使用不同的复合力敏团,可获得更丰富的力致响应性与吸能作用,更好地满足不同吸能应用场景的需要。非共价交联提供额外的吸能作用以及材料的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第68种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,含有非断链型共价单力敏团交联的交联网络中不含有普通共价交联,容易获得敏感的力响应性与吸能性能,而且基于所述力敏团的非断链的力响应特点,其在力致活化后不会引起交联度下降,可以继续维持结构稳定。力敏团与非共价交联各自独立存在于两个交联网络中,容易获得正交的力响应性与非共价动态性,在吸能材料出现结构损伤时,也便于通过非共价动态性获得较为完整的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第69种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,含有非断链型共价单力敏团交联的交联网络中不含有普通共价交联,容易获得敏感的力响应性与吸能性能,而存在于非共价交联网络中的力敏团的力致活化过程则能够更好地感应非共价交联网络的破坏和吸能情况。两个网络都含有力敏团,容易获得具有正交性和/或协同性的力致响应性与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第70种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。该网络结构中含有两个共价交联网络,可为聚合物提供优良的结构稳定性与力学强度,其中的非断链型共价单力敏团力致活化后,其所在网络的交联度不会下降,可获得高结构稳定性的吸能材料。在吸能材料出现结构损伤时,非共价交联还能提供局部的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第71种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个共价交联网络为聚合物提供优良的结构稳定性与力学强度,其中的非断链型共价单力敏团力致活化后,其所在网络的交联度不会下降,可获得高结构稳定性的吸能材料。两个网络都含有力敏团,容易获得具有正交性和/或协同性的力致响应性与吸能性能。在吸能材料出现结构损伤时,非共价交联可提供局部的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第72种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,两个交联网络都含有非共价交联,容易获得正交的非共价动态性,也便于获得更好的自修复性能与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第73种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络都含有非共价交联,容易获得正交的非共价动态性,也便于获得更好的自修复性能与吸能性能。存在于非共价交联网络中的力敏团受力活化时,可以反馈出非共价交联网络的破坏和吸能情况。

在本发明的另一个优选实施方式中(第74种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上。该实施方式中,力敏团与非共价交联之间起到正交和/或协同作用,在不同网络中发挥作用,提供优异的吸能性能和力致响应。

在本发明的另一个优选实施方式中(第75种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个网络都含有力敏团,容易获得具有正交性和/或协同性的力致响应性与吸能性能。非共价交联提供额外的吸能作用和自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第76种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上。该实施方式中,力敏团受力活化后,共价交联度不会下降,容易获得高结构稳定性的吸能材料。两个网络都含有非共价交联,便于获得正交性的非共价动态性,提供更好的吸能性能与自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第77种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个网络都含有非共价交联和力敏团,容易获得具有正交性和/或协同性的非共价动态性、力致响应性与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第78种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,其中力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络中的力敏团交联的交联度均在凝胶点以上,容易获得敏感的力响应性与吸能性能,还容易获得具有正交性和/或协同性的力致响应性,方便通过力致修复、力致交联等作用获得更好的吸能防护效果与延迟或阻止材料的进一步破坏。

在本发明的另一个优选实施方式中(第79种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有非断链型共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中,非断链型共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为非断链型共价单力敏团;另一个交联网络中含有力敏团交联和非共价交联,其中力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络中的力敏团交联的交联度均在凝胶点以上,容易获得敏感的力响应性与吸能性能,通过不同力敏团的力致响应效果,可以更好地反馈出防护对象所受的冲击能量大小。

在本发明的另一个优选实施方式中(第80种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联网络中不含有普通共价交联,容易获得敏感的力响应性与吸能性能,而且基于所述力敏团的断链且非共价动态特征的力响应特点,其在力致活化后通过粘性流动还能获得额外的吸能作用,也有利于提高材料的韧性。力敏团与非共价交联各自独立存在于两个交联网络中,容易获得正交的力响应性与非共价动态性,在吸能材料出现结构损伤时,也便于通过非共价动态性获得较为完整的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第81种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,存在于非共价交联网络中的力敏团的力致活化过程则能够更好地感应非共价交联网络的破坏和吸能情况。两个网络都含有力敏团,容易获得具有正交性和/或协同性的力致响应性与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第82种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中的两个共价交联网络为聚合物提供优良的结构稳定性、抗蠕变性与力学强度,其中的断链型非动态共价特征的共价单力敏团力致活化后,可通过聚合物链的粘性流动获得额外的吸能性能。在吸能材料出现结构损伤时,非共价交联可提供局部的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第83种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中的两个共价交联网络为聚合物提供优良的结构稳定性、抗蠕变性与力学强度,且其中均含有力敏团,容易获得具有正交性和/或协同性的力致响应性与吸能性能。在吸能材料出现结构损伤时,非共价交联可提供局部的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第84种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上。该实施方式中,两个交联网络都含有非共价交联,容易获得正交的非共价动态性,也便于获得更好的自修复性能与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第85种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络都含有非共价交联,容易获得正交的非共价动态性,也便于获得更好的自修复性能与吸能性能。存在于非共价交联网络中的力敏团受力活化时,可以反馈出非共价交联网络的破坏和吸能情况。

在本发明的另一个优选实施方式中(第86种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上。该实施方式中,力敏团与非共价交联之间起到正交和/或协同作用,在不同网络中发挥作用,提供优异的吸能性能和力致响应。

在本发明的另一个优选实施方式中(第87种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个网络都含有力敏团,容易获得具有正交性和/或协同性的力致响应性与吸能性能。非共价交联在能量冲击下可以被部分破坏或完全破坏,方便通过聚合物链的胀流特性提供额外的吸能作用。

在本发明的另一个优选实施方式中(第88种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上。该实施方式中,两个网络都含有非共价交联,便于获得正交性的非共价动态性,提供更好的吸能性能与自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第89种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有普通共价交联和非共价交联,其普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个网络都含有非共价交联和力敏团,容易获得具有正交性和/或协同性的非共价动态性、力致响应性与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第90种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,但不含有普通共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中仅含有力敏团交联,其中力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团;其中两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络中的力敏团交联的交联度均在凝胶点以上,容易获得敏感的力响应性与吸能性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第91种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络中含有断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联,但不含有普通共价交联和非共价交联,其中断链型非动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团且至少一种力敏团为断链型非动态共价特征的共价单力敏团;另一个交联网络中含有力敏团交联和非共价交联,其中力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团;两个交联网络中的力敏团可以为相同的力敏团,也可以为不同的力敏团,优选为不同的力敏团。该实施方式中,两个交联网络中的力敏团交联的交联度均在凝胶点以上,容易获得敏感的力响应性与吸能性能,通过不同力敏团的力致响应效果,可以更好地反馈出防护对象所受的冲击能量大小。

在本发明的另一个优选实施方式中(第92种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有至少三个交联网络,其中一个交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种力敏团,其余交联网络均为非共价交联网络,其中非共价交联的交联度均在凝胶点以上。该网络结构结合多个非共价交联网络,可获得正交/协同、有层次的非共价动态性,可获得有层次性的吸能特点与快速高效的自修复性能。

在本发明的另一个优选实施方式中(第93种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有至少三个交联网络,其中一个交联网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种力敏团,其余交联网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度均在凝胶点以上。该实施方式中,多个普通共价交联网络可以通过互穿或半互穿等形式结合在一起,为聚合物提供优异的结构稳定性、抗蠕变性与力学强度,方便用于制备高强度的吸能材料。

在本发明的另一个优选实施方式中(第94种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有至少两个交联网络,其中至少一个交联网络同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下;至少一个交联网络含有具有动态共价特征的共价单力敏团交联,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上且其中非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以下;所述交联网络中含有至少一种力敏团。该实施方式中,聚合物中至少一个网络中的具有动态共价特征的力敏团的共价交联既能够提供相对独立的力致响应性又能够提供自修复性,而且可以与非共价交联之间起到正交和/或协同作用,提供优异的吸能性能和力致响应。

在本发明的另一个优选实施方式中(第95种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物仅含有至少两个交联网络,其中至少一个交联网络同时含有普通共价交联以及具有动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,具有动态共价特征的共价单力敏团交联的交联度和非共价交联的交联度在凝胶点以上或以下;至少一个交联网络含有具有动态共价特征的共价力敏团交联,其中所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上且其中非动态共价键共价交联的交联度在凝胶点以下;所述交联网络中含有至少一种力敏团。该实施方式中,聚合物中至少两个网络中的具有动态共价特征的力敏团的共价交联既能够提供相对独立的力致响应性又能够提供自修复性,而且可以与非共价交联之间起到正交和/或协同作用,在不同网络中发挥作用,提供优异的吸能性能和力致响应。

在本发明的另一个优选实施方式中(第96种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中第一网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团;其中第二网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团。该实施方式中,两个网络中的普通共价交联均在凝胶点以上,能够提供优异的力学强度和抗蠕变性。在较低冲击力和冲击能量作用下,第一网络优先力致活化,且基于所含力敏团的动态共价特征可以获得多重的、可循环的力致响应性和吸能作用,也便于获得自修复性能;而当冲击力和冲击能量持续增加时可活化第二网络中的力敏团,方便获得进一步的应力警示作用。无论如何,第一网络都能作为第二网络的门控作用,而第二网络则进一步地提供应力感应,且基于其非断链的力响应特性,还能继续提供结构稳定性。两个网络中含有不同的力敏团,还可获得正交性和/或协同性的力致响应性和吸能作用,容易实现力致修复、力致交联和力致增强等作用,获得更有效的吸能防护效果以及延迟和阻止吸能材料的进一步破坏。

在本发明的另一个优选实施方式中(第97种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,第一网络为普通共价交联网络,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,且其中含有至少一种具有动态共价特征的共价单力敏团;其中第二网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团。该实施方式中,非共价交联与具有动态共价特征的共价单力敏团分别在不同的网络中,容易获得正交的非动态共价性与可逆的力致响应性,共同提供多重的、可循环的吸能作用,而且还能协同增强材料的自修复性能和韧性。

在本发明的另一个优选实施方式中(第98种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中第一网络中仅含有具有动态共价特征的共价单力敏团交联,且所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上;其中第二网络中同时含有普通共价交联和非共价交联,其中普通共价交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上,且其中含有至少一种非断链型共价单力敏团。该实施方式中,在较低冲击力和冲击能量作用下,第一网络优先力致活化,且基于所含力敏团的动态共价特征可以获得多重的、可循环的力致响应性和吸能作用,也便于获得自修复性能;而当冲击力和冲击能量持续增加时可活化第二网络中的力敏团,方便获得进一步的应力警示作用。组合使用特定的力敏团,还能在其力致活化通过力致修复、力致交联和力致增强等作用,获得更有效的吸能防护效果以及延迟和阻止吸能材料的进一步破坏。基于所述网络交联形式的正交性,还能方便获得形状记忆功能和/或超韧性性能,制备出定制化的聚合物吸能材料。

在本发明的另一个优选实施方式中(第99种网络结构),提供一种力致响应性聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能;所述的力致响应性聚合物含有两个交联网络,其中第一网络中含有具有动态共价特征的共价单力敏团交联和非共价交联,且所述力敏团交联的交联度在凝胶点以上,非共价交联的交联度在凝胶点以下或以上;其中第二网络为普通共价交联网络,其中含有至少一种非断链型共价单力敏团。该实施方式中,非共价交联和具有动态共价特征的共价单力敏团交联位于交联度较高的网络中,能够在低冲击力和冲击能量作用下,提供更好吸能性能。当冲击作用不再增加,则可通过非共价动态性和所述力敏团的可逆特性实现非共价交联的再形成与所述力敏团的再生,获得可循环使用的吸能材料;而在持续增加的冲击作用下,第二网络中的力敏团也能活化,获得吸能作用,而且两个网络的力敏团均受力活化后可通过力致修复、力致交联和力致增强等作用,获得更有效的吸能防护效果以及延迟和阻止吸能材料的进一步破坏。

除上述优选的实施方式外,本发明还可以有其他多种多样的实施方式。本领域的技术人员可以根据本发明的逻辑和脉络,合理有效地实现。

在本发明中,所述的力敏团,指的是含有对机械力敏感基元(即力敏基元)的实体,其中所述的力敏基元包括但不仅限于共价化学基团、超分子复合体、超分子组装体、组合物、聚集体,其在机械力下作用下发生结构的特异性化学和/或物理变化,包括但不仅限于化学的断键、成键、异构化、分解以及物理的解离、解组装、分离,从而直接和/或间接地发生化学和/或物理信号改变、生成新基团/新物质,包括但不仅限于颜色、发光、荧光、光谱吸收、磁性、电、电导、热、核磁、红外、拉曼、ph、自由基、催化、氧化还原性、加成、缩合、取代、交换、消除、分解、聚合、交联、配位、氢键结合、主客体结合、离子键结合、pi-pi堆叠信号/性能的变化以及离子键结合、降解、粘度信号/性能的变化和释放新分子、生成新的可反应性基团,达到对机械力的特异性响应并获得力致响应性能/效果。

在本发明中,所述力敏基元包括共价型和非共价型。其中,所述共价型力敏基元,其在机械力作用下主要涉及共价键的断裂、消除、成键、异构化等化学变化,包括但不仅限于均裂、异裂、逆环化、电环化开环、弯曲活化、消除、加成、异构化;所述非共价型力敏基元,其在机械力作用下主要涉及超分子复合体的解离、组装体的解组装、组合物的分离、聚集体的分离等物理变化。

在本发明中,所述机械力来源包括但不仅限于拉伸、压缩、膨胀、超声、摩擦、刮擦、剪切、切割、溶胀、弯折、扭转,也即通过包括但不仅限于拉伸、压缩、膨胀、超声、摩擦、刮擦、剪切、切割、溶胀、弯折、扭转提供机械力获得所述的力致响应。

在本发明中,所述力敏团包括单力敏团和复合力敏团。其中,所述的单力敏团仅包含一个力敏基元或在其结构中仅有一个力敏基元可以被力活化,且其不被栓系结构所栓系,所述栓系结构不是产生力致响应信号的必要成分,其包括共价单力敏团和非共价单力敏团。其中,所述的复合力敏团由上述共价和/或非共价力敏基元/单力敏团中的一个或多个进行栓系和/或组合而成,其包括但不仅限于栓系结构、门控结构、平行结构、串联结构、以及栓系、门控、平行、串联中的两个或多个及其与力敏基元/单力敏团进行多元/多级组合而成的多元复合结构。所述复合力敏团因此可以是共价复合力敏团、非共价复合力敏团、共价-非共价复合力敏团。复合力敏团的灵活性和多样性为本发明提供了灵活多样的聚合物设计和丰富的力致响应性。

在本发明中,以力活化反应机理进行划分,共价单力敏团包括但不仅限于以下组:基于均裂机理的共价单力敏团、基于异裂机理的共价单力敏团、基于逆环化机理的共价单力敏团、基于电环化机理的共价单力敏团、基于弯曲活化机理的共价单力敏团以及基于其他机理的共价单力敏团。

在本发明中,基于均裂机理的共价单力敏团包括但不仅限于以下系列:过氧化物系列、双硫/多硫系列、双硒/多硒系列、偶氮腈系列、双芳基呋喃酮系列、双芳基环酮系列、双芳基环戊烯二酮系列、双芳基色烯系列、芳基联咪唑系列、芳基乙烷系列、二氰基四芳基乙烷系列、芳基频哪醇系列、链转移系列、环己二烯酮系列、四氰基乙烷系列、氰基酰基乙烷系列、金刚烷取代乙烷系列、联芴系列、烯丙基硫醚系列、硫代/硒代酯系列共价单力敏团。

在本发明中,所述过氧化物系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有过氧化物力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-a-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述双硫/多硫系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有双硫/多硫力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,m为通过单键相连的硫原子的个数,其取值为大于等于2的某个特定整数值,优选自2~20,更优选自2~10;其中,w各自独立选自但不仅限于氧原子、硫原子;

其中,表示连有n个的芳香族环;其中,n的取值为0、1或大于1的整数;*标注的为与式中其他结构相连接的位点,如无特别注明,下文中出现的*为同样的含义,不再重复说明;所述芳香族环的环结构选自单环结构、多环结构、螺环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基取代或不取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种。不同位置的的结构相同或不同;为了增加共轭效应与空间位阻,促进力敏团在机械力作用下的均裂,便于稳定所形成的自由基,获得可逆的力致活化特性,优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

所述的进一步优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,l1为二价连接基,其各自独立选自但不仅限于:不同位置的l1的结构相同或不同;其中,l2为二价连接基,其各自独立选自但不仅限于:直接键、不同位置的l2的结构相同或不同;

其中,r1、r2、r3、r4各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基;所述的取代基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10,其结构没有特别限制,包括但不仅限于直链结构、支链结构或环状结构,所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选脂肪族环和芳香族环。概括地,r1、r2、r3、r4各自独立优选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、c1-20烃基、c1-20杂烃基、取代的c1-20烃基或取代的c1-20杂烃基以及以上基团中的两种或多种的组合所形成的取代基。为了增加力敏团中的氮原子的空间位阻,促进力敏团在机械力作用下的均裂,便于稳定所形成的自由基,以及促进所述自由基的偶合或力敏团的可逆交换,获得良好的可逆性能,r1、r2、r3、r4各自独立优选自氢原子、羟基、氰基、羧基、c1-20烷基、c1-20杂烷基、环状结构的c1-20烷基、环状结构的c1-20杂烷基、c1-20芳烃基、c1-20杂芳烃基;概括地,通式1-b-5、1-b-7中的结构优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

所述的更优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,为含氮脂肪族杂环,所述环的成环原子数没有特别限制,优选自3~10,更优选自5~8;所述脂肪族环的成环原子中,除了至少一个成环原子为氮原子,其余成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基取代或不取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;

其中,表示连有n个的含氮脂肪族杂环,其中,n的取值为0、1或大于1的整数;为了增加力敏团中的氮原子的空间位阻,促进力敏团在机械力作用下的均裂,便于稳定所形成的自由基,以及促进所述自由基的偶合,所述的优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

所述的更优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。需要特别说明的是,当一个结构中的各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连”时,该结构或含有该结构的力敏团中可活化键的左右两侧至少各有一个与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链连接,力通过这些与聚合物链或者超分子聚合物链连接的作用于力敏团,左右两侧所受到的作用力形成的夹角不高于180°,优选小于180°;如无特别注明,下文中出现的“各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连”具有同样的含义,不再重复说明。

通式1-b-1至1-b-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

具体地,通式1-b-1至1-b-7的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述双硒/多硒系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有双硒/多硒力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,m为通过单键相连的硒原子的个数,其取值为大于等于2的某个特定整数值,优选2~20,更优选自2~10;其中,w各自独立选自但不仅限于氧原子、硫原子;其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-3;其中,r1、r2、r3、r4的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-5;其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-6;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-c-1至1-c-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

具体地,通式1-c-1至1-c-7的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述偶氮腈系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有偶氮腈力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r5、r6、r7、r8各自独立选自但不仅限于氢原子、卤素原子、杂原子基团、c1-20烃基/杂烃基、取代c1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的基团,优选自氢原子、卤素原子、c1-20烷基、c1-20杂烷基,更优选自氢原子、c1-5烷基、c1-5杂烷基,更进一步优选自氰基、甲基、乙基、丙基、丁基;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-d-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述双芳基呋喃酮系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有双芳基呋喃酮力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w各自独立选自但不仅限于氧原子、硫原子;w1为二价连接基,其各自独立选自但不仅限于优选自各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一环结构中的任两个成环或不成环。

其中,通式1-e-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,g各自独立选自所述的的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-3;其中,w、w1、的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1;

其中,为连有n个的芳香族环;其中,所述芳香族环的环结构选自单环结构、多环结构、螺环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基取代或不取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,其选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;同一通式中不同位置的的结构相同或不同;作为例子,所述的可选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

所述的更优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,l1、l2的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述。

通式1-e-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w、w1、的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述。

具体地,通式1-e-1的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w、w1的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述双芳基环酮系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有双芳基环酮力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w各自独立选自但不仅限于氧原子、硫原子;w2为二价连接基,其各自独立选自但不仅限于优选自各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一环结构中的任两个成环或不成环。

其中,通式1-f-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,w、w2、的定义、选择范围、优选范围同通式1-f-1;g的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-1;的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-4。

通式1-f-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w、w2、的定义、选择范围、优选范围同通式1-f-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述。

具体地,通式1-f-1的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w、w2、的定义、选择范围、优选范围同通式1-f-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述双芳基环戊烯二酮系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有双芳基环戊烯二酮力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w各自独立选自但不仅限于氧原子、硫原子;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一环结构中的任两个成环或不成环。

其中,通式1-g-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,w、的定义、选择范围、优选范围同通式1-g-1;g的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-1;的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-4。

通式1-g-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w、的定义、选择范围、优选范围同通式1-g-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述。

具体地,通式1-g-1的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w的定义、选择范围、优选范围同通式1-g-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述双芳基色烯系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有双芳基色烯力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w3为二价连接基,其各自独立选自但不仅限于优选自v、v’各自独立选自碳原子、氮原子;当v、v’为氮原子时,与v、v’相连的不存在;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一环结构中的任两个成环或不成环。

其中,通式1-h-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,w3、v、v’、的定义、选择范围、优选范围同通式1-h-1;的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-4。

其中,通式1-h-1所示的结构进一步优选具有下式所示的结构:

其中,w3、v、v’、的定义、选择范围、优选范围同通式1-h-1;g的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-1;的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-4。

通式1-h-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w3、的定义、选择范围、优选范围同1-h-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述。

具体地,通式1-h-1的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w3的定义、选择范围、优选范围同通式1-h-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述芳基联咪唑系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有芳基联咪唑力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,表示所述环具有共轭结构;其中,为具有共轭结构的五元氮杂环结构;其中,为所述的两个五元氮杂环之间通过各自的一个成环原子之间形成碳碳单键、碳氮单键或氮氮单键所构成的多环结构;根据不同的连接方式,通式1-i-1包含但不仅限于如下异构体中的一种或多种:需要特别说明的是,在合适条件下,各种异构体之间可以发生相互转化,因此,在本发明中将上述六种异构体基元视为同一种结构基元;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一环结构中的任两个成环或不成环。

其中,通式1-i-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-i-1;g的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-1;的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-4。

通式1-i-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-i-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述。

具体地,通式1-i-1的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述芳基乙烷系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有芳基乙烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r2各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,其中所述的取代基选自羟基、苯基、苯氧基、c1-10烷基、c1-10烷氧基、c1-10烷氧基酰基、c1-10烷基酰氧基、三甲基硅氧基、三乙基硅氧基;其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-3;其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-j-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r2的定义、选择范围、优选范围同通式1-j-1;l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述二氰基四芳基乙烷系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有二氰基四芳基乙烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-3;其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-k-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述芳基频哪醇系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有芳基频哪醇力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w4为二价连接基,其各自独立选自但不仅限于直接键、优选自直接键、各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-l-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w4的定义、选择范围、优选范围同通式1-l-1;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述链转移系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有链转移力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r2和的定义、选择范围、优选范围同通式1-j-1;w4的定义、选择范围、优选范围同通式1-l-1;r1、r2、r3、r4的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-5;的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-6;

其中,r1各自独立选自原子(包括氢原子)、取代基,不同位置的r1的结构相同或不相同;其中所述的取代基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10,其结构没有特别限制,包括但不仅限于直链结构、含侧基的支链结构或环状结构,所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选脂肪族环和芳香族环;概括地,r1各自独立优选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、c1-20烃基/杂烃基、取代的c1-20烃基/杂烃基以及以上基团中的两种或多种的组合所形成的取代基。为了促进所述力敏团在机械力作用下的均裂,增加所形成碳自由基的抗氧化性,以稳定所形成的碳自由基,便于进一步的自由基的偶合或参与其他自由基反应,获得可逆力致活化特性、自修复性能以及自增强性能,r1各自独立优选自氢原子、羟基、氰基、羧基、c1-20烷基、c1-20芳烃基、c1-20杂芳烃基以及酰基、酰氧基、酰胺基、氧酰基、硫酰基、胺基酰基、亚苯基取代的c1-20烃基/杂烃基;r1进一步优选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、羟基、氰基、羧基、甲基氧酰基、乙基氧酰基、丙基氧酰基、丁基氧酰基、甲基胺基酰基、乙基胺基酰基、丙基胺基酰基、丁基胺基酰基;

其中,v3选自碲原子、锑原子、铋原子;其中,k为与v3相连的的个数;当v3为碲原子时,k为1,表示只有一个与v3相连;当v3为锑原子或铋原子时,k为2,表示有两个与v3相连,两个的结构相同或不相同;

其中,l’为二价连接基,不同位置的l’的结构相同或不相同;其中所述二价连接基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10,其结构没有特别限制,包括但不仅限于直链结构、含侧基的支链结构或环状结构,所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选脂肪族环和芳香族环。概括地,所述的l’各自独立选自杂原子连接基、杂原子基团连接基、二价c1-20烃基/杂烃基、取代的二价c1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的二价连接基。其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种。为了促进力敏团在机械力作用下的均裂,增加所形成碳自由基的抗氧化性,以稳定所形成的碳自由基,便于进一步的自由基的偶合或参与其他自由基反应,获得可逆力致活化特性、自修复性能以及自增强性能,l’各自独立优选自酰基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、氧酰基、硫酰基、亚苯基、二价c1-20烃基/杂烃基、取代的二价c1-20烃基/杂烃基;其中所述的取代的二价c1-20烃基/杂烃基中的取代基团的结构优选为酰基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、氧酰基、硫酰基、胺基酰基、亚苯基,更优选所述的取代的二价c1-20烃基/杂烃基通过所述取代基团与连接r1的碳原子相连;

概括地,所述的通式1-m-1至1-m-8中的优选自如下结构中的一种,但本发明不仅限于此:

其中,r选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链;其中,r表示与苯环相连的r的个数,其取值选自0到5整数;其中,m为重复单元的数量,其可以是固定值,也可以是平均值;

所述的进一步优选自如下结构中的至少一种,但本发明不限于此:

其中,r、r、m的定义、选择范围、优选范围如其上一级结构中所述;

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-m-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r2、m的定义、选择范围、优选范围同通式1-m-1;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-m-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,m的定义、选择范围、优选范围同通式1-m-2;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-m-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,w4、m的定义、选择范围、优选范围同通式1-m-3;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-m-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,m的定义、选择范围、优选范围同通式1-m-4;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-m-5的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,m的定义、选择范围、优选范围同通式1-m-5;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-m-6的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,m的定义、选择范围、优选范围同通式1-m-6;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-m-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,m的定义、选择范围、优选范围同通式1-m-7;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-m-8的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,m的定义、选择范围、优选范围同通式1-m-8;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述环己二烯酮系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有环己二烯酮力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-e-1-4;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-n-1至1-n-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述四氰基乙烷系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有四氰基乙烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式1-o-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-3;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-o-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,l1的定义、选择范围、优选范围如本系列前面部分中所述;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述氰基酰基乙烷系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有氰基酰基乙烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w各自独立选自但不仅限于氧原子、硫原子;其中,w5为二价连接基,其各自独立选自但不仅限于直接键、优选自各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一环结构中的任两个成环或不成环。

其中,通式1-p-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,w、w5、的定义、选择范围、优选范围同通式1-p-1。

通式1-p-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述金刚烷取代乙烷系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有金刚烷取代乙烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,ad选自二价或多价的金刚烷基及其二聚体或多聚体衍生基团;作为例子,所述的ad选自但不仅限于:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-q-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述联芴系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有联芴力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r3各自独立选自氰基、c1-10烷氧基酰基、c1-10烷基酰基、c1-10烷胺基酰基、苯基、取代的苯基、芳烃基、取代的芳烃基,其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,其选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式1-r-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述烯丙基硫醚系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有烯丙基硫醚力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,c1、c2、c3表示碳原子,其右上角的数字用于区分不同位置的碳原子,以便于描述的准确与简洁;

其中,r11、r12、r13、r14各自独立选自原子(包括氢原子)、取代基;r11、r12、r13、r14各自独立优选自氢原子、卤素原子、c1-20烃基/杂烃基、取代的c1-20烃基/杂烃基,所述的取代原子或取代基没有特别限制;r11、r12、r13、r14各自独立更优选自氢原子、卤素原子、c1-20烷基、c1-20芳烃基、c1-20杂烃基、c1-20烃基氧基酰基、c1-20烃基硫基酰基、c1-20烃基氨基酰基以及以上基团中的两种或多种的组合形成的取代基;r11、r12、r13、r14各自独立更进一步优选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基;

其中,z2为二价连接原子或二价连接基;当z2选自二价连接原子时,其选自s原子;当z2选自二价连接基时,所述的二价连接基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10;其结构没有特别限制,包括但不仅限于线型结构、支链结构或环状结构;所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选脂肪族环和芳香族环;概括地,z2选自但不仅限于二价c1-20烃基/杂烃基、取代的二价c1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的二价连接基,其中所述的取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;z2更优选二价丙烯酸或甲基丙烯酸及其相应酯类、二价丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺类、二价苯乙烯或甲基苯乙烯的n聚体(n≥2)如三聚体、四聚体;

当z2选自二价连接原子时,z1为与c2原子直接相连的二价连接基团;所述的二价连接基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10,其结构没有特别限制,包括但不仅限于直链结构、含侧基的支链结构或环状结构,所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选芳香族环;概括地,所述的二价连接基选自但不仅限于二价c1-20烃基/杂烃基、取代的二价c1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的二价连接基;z1更优选自二价c1-20烷基、二价c1-20芳烃基、二价c1-20烷氧基、二价c1-20芳基氧基、二价c1-20烷基硫基、二价c1-20芳基硫基,最优选自二价c1-20烷基硫基;具体地,z1优选自亚甲基、亚甲基硫醚基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、二价苯基、二价苯基醚基、二价苄基、二价乙氧基、二价丁氧基、二价己氧基,最优选自亚甲基硫醚基;当z2选自所述的二价连接基团时,z1为与c2原子直接相连的二价连接基团;所述的二价连接基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10,其结构没有特别限制,包括但不仅限于直链结构、含侧基的支链结构或环状结构,所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选芳香族环;概括地,所述的二价连接基选自但不仅限于:二价杂原子基团连接基、二价c1-20烃基/杂烃基、取代的二价c1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的二价连接基;z1更优选自具有吸电子效应的二价连接基团、吸电子效应取代基取代的二价连接基团,以便于所述力敏团的均裂,获得更显著的力致响应效果;其中,所述的具有吸电子效应的二价连接基团包括但不仅限于酰基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、亚苯基;所述的具有吸电子效应取代基取代的二价连接基团包括但不仅限于酰基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、亚苯基、硝基、磺酸基、芳烃基、氰基、卤原子、三氟甲基取代的二价c1-20烃基/杂烃基;作为举例,所述的具有吸电子效应取代基取代的二价连接基团,包括但不仅限于酰基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、亚苯基、硝基、磺酸基、芳烃基、氰基、卤原子、三氟甲基取代的苯撑基、亚苄基、亚萘基、亚吡咯基、亚吡啶基;

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式1-s-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,n为重复单元的数量,其可以是固定值也可以是平均值,且n为大于等于1的整数;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述硫代/硒代酯系列均裂机理的共价单力敏团是指其中含有硫代/硒代酯力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w6各自独立选自硫原子或硒原子;

其中,z3为二价连接基,所述的二价连接基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10,其结构没有特别限制,包括但不仅限于线型结构、支化结构或环状结构,所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选脂肪族环和芳香族环;作为举例,z3选自但不仅限于二价杂原子连接基、二价杂原子基团连接基、二价c1-20烃基/杂烃基、取代的二价c1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的二价连接基;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;

其中,z4为二价连接基,所述的二价连接基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10,其结构没有特别限制,包括但不仅限于线型结构、支化结构或环状结构,所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选芳香族环;所述的二价连接基选自但不仅限于二价c1-20烃基/杂烃基、取代的二价c1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的二价连接基;z4更优选自氰基、烷基、芳基、酯基、酰胺基、脲基、氨基甲酸酯基取代的c1-20烃基/杂烃基;

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式1-t-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,w6、z4、的定义、选择范围、优选范围同通式1-t-1;

其中,z5选自氧原子、硫原子、硒原子、硅原子、碳原子、氮原子;当z5为氧原子、硫原子、硒原子时,r15、r16、r17不存在;当z5为氮原子时,r15存在,r16、r17不存在;当z5为硅原子、碳原子时,r15、r16存在,r17不存在;

其中,r15、r16、r17、r18各自独立地选自原子(包括氢原子)、取代基;r15、r16、r17、r18各自独立优选自氢原子、卤素原子、c1-20烃基/杂烃基、取代的c1-20烃基/杂烃基;r15、r16、r17、r18各自独立更优选自氢原子、卤素原子、c1-20烷基、c1-20烯基、c1-20芳烃基、c1-20烷氧基酰基、c1-20烷氧基硫代酰基、c1-20芳基氧基酰基、c1-20芳基氧基硫代酰基、c1-20烷基硫基酰基、c1-20芳基硫基酰基;

其中,z6为二价连接基;所述的二价连接基含有杂原子或不含有杂原子,其碳原子数没有特别限制,优选碳原子数为1~20,更优选为1~10,其结构没有特别限制,包括但不仅限于直链结构、含侧基的支链结构或环状结构,所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,优选芳香族环。所述的二价连接基选自但不仅限于:二价杂原子基团连接基、二价c1-20烃基/杂烃基、取代的二价c1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的二价连接基;z6优选自具有吸电子效应的二价连接基团、吸电子效应取代基取代的二价连接基团,以便于所述力敏团的均裂,获得更显著的力致响应效果;其中,所述的具有吸电子效应的二价连接基团包括但不仅限于酰基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、亚苯基;所述的具有吸电子效应取代基取代的二价连接基团包括但不仅限于酰基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、亚苯基、硝基、磺酸基、芳烃基、氰基、卤原子、三氟甲基取代的二价c1-20烃基/杂烃基。作为举例,所述的具有吸电子效应取代基取代的二价连接基团,包括但不仅限于酰基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、亚苯基、硝基、磺酸基、芳烃基、氰基、卤原子、三氟甲基取代的苯撑基、亚苄基、亚萘基、亚吡咯基、亚吡啶基。

通式1-t-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,基于异裂机理的共价单力敏团包括但不仅限于以下系列:三芳基硫盐系列、邻苯二甲醛系列、磺酸基系列、硒氧/硒硫/硒氮系列。

在本发明中,所述三芳基硫盐系列异裂机理的共价单力敏团是指其中含有三芳基硫盐力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,其中同一环结构中的任两个成环或不成环。

通式2-a-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述邻苯二甲醛系列异裂机理的共价单力敏团是指其中含有邻苯二甲醛力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,m所在的环为脂肪族环、醚环或其与芳香族环的组合,环状结构的成环原子各自独立地为碳原子、氮原子或其他杂原子且至少有一个成环原子为氧原子;成环原子上所连的氢原子可以被任意合适取代原子、取代基取代或不取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式2-b-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述磺酸基系列异裂机理的共价单力敏团是指其中含有磺酸基力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式2-c-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述硒氧/硒硫/硒氮系列异裂机理的共价单力敏团是指其中含有硒氧/硒硫/硒氮力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w各自独立选自氧原子、硫原子;其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,与同一原子相连的两个成环或不成环。

其中,通式2-d-1、2-d-2所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,w的定义同通式2-d-1;其中,的定义、选择范围、优选范围同通式1-b-3;其中,表示连有n个的含氮芳香族环;所述环的成环原子数没有特别限制,优选自5~8;除了至少一个成环原子为氮原子,且所述环与硒原子通过所述氮原子相连,其余成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子可以被任意合适取代原子、取代基取代或不取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;其中,n的取值为0、1或大于1的整数;不同位置的的结构相同或不同;所述的的结构优选自吡啶环及其被取代形式;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,与同一原子相连的任两个成环或不成环,同一环结构中的任两个成环或不成环。

通式2-d-1、2-d-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,x选自但不仅限于氟原子、氯原子、溴原子、氰基、异硫氰基,优选自氯原子、溴原子;w的定义、选择范围、优选范围同通式2-d-1;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,基于逆环化机理的共价单力敏团包括但不仅限于以下系列:环丁烷系列、单杂环丁烷系列、二氧环丁烷系列、二氮环丁烷系列、环丁烯系列、三唑环系列、da系列、杂da系列、光控da系列、[4+4]环加成系列。

在本发明中,所述环丁烷系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有环丁烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,q各自独立地选自氧原子、碳原子;b分别表示与q相连的连接个数;当q各自独立地选自氧原子时,b=0;当q各自独立地选自碳原子时,b=2;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

其中,通式3-a-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,j各自独立地选自氧原子、硫原子、仲胺基及其取代形式;ar各自独立地选自芳香基,优选自苯基;n分别表示与ar相连的连接个数;x0各自独立地选自卤素原子,优选自氟原子、氯原子、溴原子;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

其中,通式3-a-1-1所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j’各自独立地选自氧原子、硫原子;j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-2所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-3所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-4所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-5所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-5的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-6所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-6的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2、r3各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-7所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2、r3、r4各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-8所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-8的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-9所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,j的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-3;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-9的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式3-a-1-10的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式3-a-1-11的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-a-1-12所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1。

通式3-a-1-12的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

此外,环丁烷系列逆环化机理的共价单力敏团的典型结构还可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式3-a-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式3-a-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式3-a-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;j’的定义、选择范围、优选范围同通式3-a-1-1-6;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述单杂环丁烷系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有单杂环丁烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,q选自氧原子、碳原子;b表示与q相连的连接个数;当q选自氧原子时,b=0;当q选自碳原子时,b=2;d选自氧原子、硫原子、氮原子;a表示与d相连的连接个数;当d选自氧原子、硫原子时,a=0;当d选自氮原子时,a=1;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-b-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-b-2所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-b-2。

通式3-b-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述二氧环丁烷系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有二氧环丁烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,j选自直接键、氧原子、硫原子、仲胺基及其取代形式、亚甲基及其取代形式;其中,ar选自芳香族环;所述环的成环原子数没有特别限制,优选五元环或六元环;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子、硼原子、磷原子、硅原子,成环原子上所连的氢原子可以被任意合适取代原子、取代基取代或者不被取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,其优选自卤素原子、氰基、硝基、三氟甲基、c1-20烷基、c1-20烷基硅氧基、c1-20酰氧基、c1-20烷氧基酰基、c1-20烷氧基、c1-20烷硫基、c1-20烷胺基;作为例子,合适的ar可选自如下结构,但本发明不仅限于此:

其中,l1为二价连接基,其选自但不仅限于氧原子、硫原子、仲胺基及其取代形式、亚甲基及其取代形式;l2为二价连接基,其选自但不仅限于直接键、氧原子、硫原子、仲胺基及其取代形式、亚甲基及其取代形式、羰基、疏代羰基;其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-c-1至3-c-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述二氮环丁烷系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有二氮环丁烷力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-d-1、3-d-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链:各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述环丁烯系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有环丁烯力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,表示的环状结构为芳香族环或杂化芳香族环,环状结构的成环原子各自独立地选自碳原子、氮原子或者其他杂原子,环状结构优选自6~50元环,更优选自6-12元环;各个成环原子上的氢原子可以被取代,或者不被取代,其中,当成环原子选自氮原子时,氮原子可以带有正电荷;所述的环状结构优选为苯环、萘环、蒽环及以上环状结构的被取代形式;n表示与环状结构的成环原子相连的连接个数;r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-e-1至3-e-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,环丁烷系列、单杂环丁烷系列、二氧环丁烷系列、二氮环丁烷系列、环丁烯系列逆环化机理的共价单力敏团也能够通过机械力以外的其他作用所活化,例如,环丁烷系列共价单力敏团可以在一定频率的紫外光照射下进行逆环化反应从而使得力敏团解离;二氧环丁烷系列共价单力敏团可以在化学、生物、热等其中的一种或多种活化作用下进行逆环化反应从而使得力敏团解离。

在本发明中,所述三唑环系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有三唑环力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。其中,通式3-f-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-f-1。

通式3-f-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述da系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有da力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,i各自独立选自氧原子、硫原子、仲胺基及其取代形式、酰胺基、酯基、二价小分子烃基,更优选自氧原子、亚甲基、1,2-亚乙基、1,2-亚乙烯基、1,1’-乙烯基、仲胺基的取代形式、酰胺基、酯基;表示的环状结构为芳香族环或杂化芳香族环,其环状结构的成环原子各自独立地选自碳原子、氮原子或者其他杂原子,环状结构优选自6~50元环,更优选自6-12元环;各个成环原子上的氢原子可以被取代,或者不被取代,其中,当成环原子选自氮原子时,氮原子可以带有正电荷;所述的环状结构优选为苯环、萘环、蒽环及以上基团的被取代形式;n表示与环状结构的成环原子相连的连接个数;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

其中,通式3-g-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-1。

通式3-g-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式3-g-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-3所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-3。

通式3-g-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-4所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-4。

通式3-g-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-5所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-5。

其中,通式3-g-5-1所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-5。

通式3-g-5-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-5-2所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-5。

通式3-g-5-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-5-3所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,r1、r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-5。

通式3-g-5-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-6所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-6。

通式3-g-6的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-7所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-7。

其中,通式3-g-7-1所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-7。

通式3-g-7-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-7-2所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-7。

通式3-g-7-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-g-8所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-g-8。

通式3-g-8的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

da系列逆环化机理的共价单力敏团的典型结构还可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述杂da系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有杂da力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,p1选自氧原子、硫原子、氮原子;p2选自碳原子、氮原子;c1、c2分别表示与p1、p2相连的连接个数;当p1选自氧原子、硫原子时,c1=0;当p1、p2选自氮原子时,c1、c2=1;当p2选自碳原子时,c2=2;i选自氧原子、硫原子、仲胺基及其取代形式、酰胺基、酯基、二价小分子烃基,更优选自氧原子、亚甲基、1,2-亚乙基、1,2-亚乙烯基、1,1’-乙烯基、仲胺基的取代形式、酰胺基、酯基;表示的环状结构为芳香族环或杂化芳香族环,其环状结构的成环原子各自独立地选自碳原子、氮原子或者其他杂原子,环状结构优选自6~50元环,更优选自6-12元环;各个成环原子上的氢原子可以被取代,或者不被取代,其中,当成环原子选自氮原子时,氮原子可以带有正电荷;所述的环状结构优选为苯环、萘环、蒽环及以上基团的被取代形式;n表示与环状结构的成环原子相连的连接个数;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

其中,通式3-h-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-h-1。

通式3-h-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-h-2所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-h-2。

通式3-h-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-h-3所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-h-3。

通式3-h-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-h-4所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-h-4。

通式3-h-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-h-5所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-h-5。

通式3-h-5的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-h-6所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-h-6。

通式3-h-6的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

杂da系列逆环化机理的共价单力敏团的典型结构还可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r、r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述光控da系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有光控锁定基元以及对机械力敏感的da基元的力敏团,其中,da基元可作为光控锁定基元的一部分;其中,光控锁定基元的存在,使得力敏团能够在不同的光照条件下具有不同的结构,并且对机械力体现出不同的响应效果,从而达到锁定/解锁定力敏基元的目的;在光控解锁定状态下,其中的da力敏基元能够在机械力下作用下进行逆da化学反应,从而使得聚合物直接和/或间接地发生化学信号改变,达到对机械力的特异性响应并获得力致响应性能/效果;当力敏基元被锁定时,其无法在机械力作用下进行活化来体现力敏特性,或更难在机械力作用下进行活化来体现力敏特性。利用此特性,可以通过选择特定的光照条件对材料的力化学性能进行调控,达到锁定/解锁定的调节效果,增加了力敏团的适用性和功能响应性。其中,通常选用紫外光(一般选用310~380nm波长范围的紫外光)对力敏团进行锁定,而选用可见光(一般选用大于420nm的波长范围的可见光)对力敏团进行解锁定。在本发明中作为光源的紫外光和可见光,其来源形式多样并不受限制,其可以利用高压水银灯、金属卤素灯、水银灯、氙气灯、led灯等直接产生所需波长的紫外光或可见光,也可以利用荧光团通过能量转移(包括上转换荧光或下转换荧光)的形式得到的紫外光或可见光;所述的荧光团,其可以选自有机荧光团、有机金属荧光团、有机元素荧光团、生物荧光团、无机荧光团、有机-无机杂化荧光团等。

在本发明中,所述的光控锁定基元,其含有如下结构单元:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,其中的任两个成环或不成环,所述的环包括但不仅限于脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合。

在本发明中,所述的diels-alder力敏基元,其含有如下结构单元中的至少一种:

其中,k0选自碳原子、氧原子、硫原子、氮原子,a0表示与k0相连的连接个数;当k0选自氧原子、硫原子时,a0=0;当k0选自氮原子时,a0=1;当k0选自碳原子时,a0=2;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

在本发明中,所述光控da系列逆环化机理的共价单力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,k1、k2、k3、k4、k5、k6各自独立地选自碳原子、氧原子、硫原子、氮原子,且在k1、k2,或k3、k4,或k5、k6中至少有一个选自碳原子;a1、a2、a3、a4、a5、a6分别表示与k1、k2、k3、k4、k5、k6相连的连接个数;当k1、k2、k3、k4、k5、k6各自独立地选自氧原子、硫原子时,a1、a2、a3、a4、a5、a6=0;当k1、k2、k3、k4、k5、k6各自独立地选自氮原子时,a1、a2、a3、a4、a5、a6=1;当k1、k2、k3、k4、k5、k6各自独立地选自碳原子时,a1、a2、a3、a4、a5、a6=2;i1、i2、i3各自独立地不存在,或各自独立地选自氧原子、1,1’-羰基、亚甲基及其取代形式、1,2-亚乙基及其取代形式、1,1’-乙烯基及其取代形式;当i1、i2、i3各自独立地不存在时,b=2;当i1、i2、i3各自独立地选自氧原子、1,1’-羰基、亚甲基及其取代形式、1,2-亚乙基及其取代形式、1,1’-乙烯基及其取代形式时,b=1;m选自氧原子、氮原子、二价烷氧基链(n=2、3、4),优选氧原子、氮原子;c表示与m相连的连接个数;当m选自氧原子、二价烷氧基链时,c=0;当m选自氮原子时,c=1;c1、c2、c3、c4、c5、c6表示不同位置的碳原子;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,且优选在k1与k2之间,k3与k4之间,k5与k6之间,c1与c2之间,c3与c4之间,c5与c6之间成环;所成的环可以为任意元数的环,优选五元环和六元环,其可以为脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合,成环原子各自独立地选自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、硒原子或其他杂原子,成环原子上的氢原子可以被任一取代基取代,也可以不被取代;其中,k1与k2之间,k3与k4之间,k5与k6之间所成的环优选以下结构:

c1与c2之间,c3与c4之间所成的环优选以下结构:

c5与c6之间所成的环优选以下结构:

其中,通式3-i-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,且r1、r2之间不成环;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;e1、e2各自独立地选自以下任一种结构:

通式3-i-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-2所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,e1、e2的定义、选择范围、优选范围同通式3-i-1-1;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-1-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-3所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r1、r2、r3、r4各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,且其两两之间不成环;e选自以下任一种结构:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-4所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,e的定义、选择范围、优选范围同通式3-i-3-1;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-5所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,且其两两之间不成环;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-5的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-6所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-6的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-7所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,且r1、r2之间不成环;e的定义、选择范围、优选范围同通式3-i-3-1;f选自以下任一种结构:人各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-8所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,e的定义、选择范围、优选范围同通式3-i-3-1;f的定义、选择范围、优选范围同通式3-i-7-1;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-8的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-9所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,且r1、r2之间不成环;g选自以下任一种结构:各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-9的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-10所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,g的定义、选择范围、优选范围同通式3-i-9-1;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-10的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-11所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r1、r2、r3、r4各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,且其两两之间不成环;f的定义、选择范围、优选范围同通式3-i-7-1;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-11的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,通式3-i-12所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,f的定义、选择范围、优选范围同通式3-i-7-1;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式3-i-12的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,3-i系列典型结构举例中的r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链,优选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、羟基、氨基、羧基、酯基、氰基、甲基、乙基、丙基、乙烯基、三氟甲基、苯基、吡啶基,更优选自氢原子、氟原子、氰基、甲基、苯基;r1、r2各自独立地选自任意合适的氢原子、取代烷基以及不参与力活化的取代聚合物链;r0各自独立地选自以下基团:-h、-ch3、-f、-cl、-br、-cooh、-cn、各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述da系列、杂da系列、光控da系列逆环化机理的共价单力敏团也能够通过热活化作用进行逆环化反应从而使得力敏团解离。

在本发明中,所述[4+4]环加成系列逆环化机理的共价单力敏团是指其中含有[4+4]环加成力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,表示的环状结构为芳香族环或杂化芳香族环,其环状结构的成环原子各自独立地选自碳原子、氮原子或者其他杂原子,环状结构优选自6~50元环,更优选自6-12元环;各个成环原子上的氢原子可以被取代,或者不被取代,其中,当成环原子选自氮原子时,氮原子可以带有正电荷;所述的环状结构优选为苯环、萘环、蒽环、氮杂苯、氮杂萘、氮杂蒽及以上基团的被取代形式;i6~i14各自独立地选自氧原子、硫原子、酰胺基、酯基、亚胺基、二价小分子烃基,更优选自氧原子、亚甲基、1,2-二亚乙基、1,2-亚乙烯基、酰胺基、酯基、亚胺基;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

其中,通式3-j-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r1、r2、r3、r4各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,且其两两之间不成环;的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-1。

通式3-j-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-2所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-2。

通式3-j-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-3所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-3。

通式3-j-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-4的力敏团,其优选自以下通式结构中的一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-4。

通式3-j-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-5的力敏团,其优选自以下通式结构中的一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-5。

通式3-j-5的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-6的力敏团,其优选自以下通式结构中的一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-6。

通式3-j-6的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-7所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-7。

通式3-j-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-8所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-8。

通式3-j-8的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-9所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-9。

通式3-j-9的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-10所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-10。

通式3-j-10的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-11所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-11。

通式3-j-11的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-12的力敏团,其优选自以下通式结构中的一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-12。

通式3-j-12的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-13所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-13。

通式3-j-13的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-14所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-14。

通式3-j-14的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-15所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-15。

通式3-j-15的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1、r2各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-16所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-16。

通式3-j-16的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r1各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式3-j-17所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式3-j-17。

通式3-j-17的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

[4+4]环加成系列逆环化机理的共价单力敏团的典型结构还可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述[4+4]环加成系列逆环化机理的共价单力敏团也可以在一定频率的紫外光照射下进行逆环化反应从而使得力敏团解离。

在本发明中,基于电环化机理的共价单力敏团包括但不仅限于以下系列:六元环系列、五元环系列、三元环系列。

在本发明中,所述六元环系列电环化机理的共价单力敏团是指其中含有六元环力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于如下类:

其中,x选自氧原子、硫原子、硒原子、碲原子、c-r、n-r,优选自氧原子;y选自c-r、氮原子;r各自独立为任意合适的原子、取代基、取代聚合物链;m是一种金属原子,其选自be、zn、cu、co、hg、pb、pt、fe、cr、ni,优选be、zn、cu、co;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、参与力活化或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一个原子上的不同可以连接成环,不同原子上的也可以连接成环。在同一个结构式的不同位置上,具有相同符号的基团或结构相互独立,可以相同也可以不相同。

本发明所述的含有结构通式(4-a-1)的六元环单力敏团,其进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x1各自独立地选自氧原子、硫原子、硒原子、碲原子、c-r、n-r,优选自氧原子;y1各自独立地选自c-r、氮原子;z1选自c-(r)2、氮原子、硫原子、氧原子、碲原子,优选c-(r)2、氮原子;z2选自硫原子、氧原子、硒原子、碲原子、c-(r)2、氮原子,优选c-(r)2、氮原子;当z1或z2选自硫原子、氧原子、硒原子、碲原子、c-(r)2时,与之相连接的个数为0;表示任意元数的芳香族环;n为与构成环的原子相连的氢原子、取代原子、取代基、取代聚合物链的个数总数,其为0、1或大于1的整数x、y、r、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-1)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、x1、y、y1、r、z1、z2、n、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-1)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x2各自独立地选自碳原子、氧原子、硫原子、n-r;x3各自独立地选自氧原子、硫原子、n-r;x、x1、y、y1、r、z1、z2、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(4-a-1)的六元环单力敏团,其结构可举例如下:

其中,x、x1、x2、x3、y、y1、r的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述;各自独立与参与力活化的聚合物链或超分子聚合物链相连。

本发明所述的含有结构通式(4-a-2)的六元环单力敏团,其进一步优选自但不仅限于如下结构中:

其中,x、r、z1、z2、n、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-2)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、z1、z2、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述;表示任意元数的芳香族环。

本发明所述的含有结构通式(4-a-2)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、r、z1、z2、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(4-a-2)的六元环单力敏团,其结构可举例如下:

其中,各自独立与参与力活化的聚合物链或超分子聚合物链相连。

本发明所述的含有结构通式(4-a-3)的六元环单力敏团,其进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、m、的选取范围如本系列力敏团前面所述,再此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-3)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、m、n、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述;表示任意元数的芳香族环。

本发明所述的含有结构通式(4-a-3)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,m、r、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(4-a-3)的六元环单力敏团,其结构可举例如下:

其中,各自独立与参与力活化的聚合物链或超分子聚合物链相连。

本发明所述的含有结构通式(4-a-4)的六元环单力敏团,其进一步优选自但不仅限于如下结构中:

其中,x、y、z1、z2、n的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-4)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、y、z1、z2、n、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-4)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、y、r、z1、z2、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(4-a-4)的六元环单力敏团,其结构可举例如下:

其中,x、y的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述;各自独立与参与力活化的聚合物链或超分子聚合物链相连。

本发明所述的含有结构通式(4-a-5)的六元环单力敏团,其进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-5)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,n、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-5)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,r、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(4-a-5)的六元环单力敏团,其结构可举例如下:

其中,各自独立与参与力活化的聚合物链或超分子聚合物链相连。

本发明所述的含有结构通式(4-a-6)的六元环单力敏团,其进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、r、n、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-6)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、r、n、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-6)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,r、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(4-a-6)的六元环单力敏团,其结构可举例如下:

其中,x的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述;各自独立与参与力活化的聚合物链或超分子聚合物链相连。

本发明所述的含有结构通式(4-a-7)的六元环单力敏团,其进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、z2、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-7)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x、z2、n的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(4-a-7)的六元环单力敏团,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,r、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(4-a-7)的六元环单力敏团,其结构可举例如下:

其中,各自独立与参与力活化的聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述五元环系列电环化机理的共价单力敏团是指其中含有五元环力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,a0选自a1选自a2选自各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

其中,通式4-b-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;

其中,t1各自独立为取代基团,优选为吸电子基团,且两个t1之间可以相连成环;作为举例,所述的吸电子基团包括但不仅限于酰基、醛基、酰氨基、磺酸基、腈基、季胺基、酯基、卤代烷基等;其中,t1各自独立优选为酰基、酯基、腈基、氟代烷基;具体地,作为举例,t1的典型结构包括但不仅限于以下所举:

其中,为含有双键的共轭环结构或杂环结构;*为连接位置,其中位置1与可被力活化的键相连,位置2与五元环的另一个连接原子相连;n为的个数总数,其为0、1或大于1的整数,m为其中r的个数,其为0、1或大于1的整数;其中,位置1一侧的成环原子与相连,位置2一侧的成环原子和虚线所示的对称轴上的成环原子与r相连;所述的环结构优选为因其同时对光敏感,可以实现力、光的双重响应。

通式4-b-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;

具体地,通式4-b-1的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式4-b-2的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,a0、的定义、选择范围、优选范围同通式4-b-2;

其中,为带正电荷的共轭环结构或杂环结构;n为的个数总数,其为0、1或大于1的整数;所述的环结构优选为

其中,为芳香族环结构;所述的芳香族环,其可为任一种芳环或芳杂环,且成环原子各自独立地为碳原子或杂原子;其中,与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;n为的个数总数,其为0、1或大于1的整数;作为举例,的典型结构包括但不仅限于以下所举:

其中,通式4-b-2的力敏团,其进一步优选自以下通式结构:

其中,a0、的定义、选择范围同通式4-b-2;的定义、选择范围、优选范围同通式4-b-2-1;的定义、选择范围、优选范围同通式4-b-2-2;

其中,为带有强吸电子基和/或杂原子的共轭环结构或杂环结构,n为的个数总数,其为0、1或大于1的整数;所述的强吸电子基优选为硝基;所述的杂原子优选为氮原子;作为举例,的典型结构包括但不仅限于以下所举:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式4-b-2-2;其中,为共轭环结构或共轭杂环结构,n为的个数总数,其为0、1或大于1的整数;所述的环结构优选为

通式4-b-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;

具体地,通式4-b-2的典型结构可以进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式4-b-3至4-b-6所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,a1的定义、选择范围、优选范围同通式4-b-3;r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;

其中,t2各自独立为取代基团,优选为吸电子基团,且通式4-b-4-1、4-b-6-1中两个t2之间可以相连成环;作为举例,所述的吸电子基团包括但不仅限于酰基、醛基、酰氨基、磺酸基、腈基、季胺基、酯基、卤代烷基等;其中,t2各自独立优选为酰基、酯基、腈基、氟代烷基;具体地,作为举例,不相连成环的t2的典型结构包括但不仅限于以下所举::

具体地,作为举例,通式4-b-4-1、4-b-6-1中相连成环的两个t2选自但不仅限于:

其中,为含有至少一个氮原子的杂环,ax为碳原子或氮原子,n为杂环上与成环原子相连的的个数总数,其为1或大于1的整数;所述的含有至少一个氮原子的杂环优选为含有至少一个氮原子的芳杂环;

当ax为碳原子时,作为举例,合适的含至少一个氮原子的杂环结构包括但不仅限于以下所举:

当ax为氮原子时,作为举例,合适的含至少两个氮原子的杂环结构包括但不仅限于以下所举:

其中,为芳香族环结构,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;n为r个数的总数,其为0、1或大于1的整数;作为举例,所述的的典型结构包括但不仅限于以下所举:

其中,通式4-b-3至4-b-6所示的结构进一步优选为:

其中,e1各自独立选自以下所示的两种结构中的一种:

其中,各自独立为芳香族环结构,n为与构成芳香族环的原子相连的原子(包括氢原子)、取代基、取代聚合物链的个数总数,其为0、1或大于1的整数;

作为举例,e1中,的典型结构包括但不仅限于以下所举:

作为举例,e1中,包括但不仅限于以下所举:

其中,e2为任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链,优选为e1;同一结构中,当e2的选择范围为e1时,e1和e2各自独立;

其中,其余各参数的定义、选择范围、优选范围如通式4-b-3-1至4-b-6-1。

其中,通式4-b-3至4-b-6进一步优选为具有下式所示的螺环结构:

其中,连接基ex各自独立选自直接键、式中由连接基ex所连接的环结构为被取代的e1中所包含的环结构,其可以相同也可以不同;其余各参数的定义、选择范围、优选范围如通式4-b-3-1至4-b-6-1。

在本发明的一种实施方式中,通式4-b-3-1-1-1优选为所述的力敏基元与一些特定结构相连从而实现对特定金属离子响应的结构,使力敏团除力响应外兼具离子检测功能。作为举例,可以实现对特定金属离子响应的典型结构列举如下,但本发明不仅限于此:

cu2+hg2+fe3+

其中,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

在本发明的另一种实施方式中,通式4-b-3-1-1-1优选为可与金属离子鳌合并实现力致离子释放的结构,作为举例,可与金属离子鳌合并实现力致离子释放的典型结构列举如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

在本发明的另一种实施方式中,通式4-b-3-1-1-1优选为与能量受体相连且力活化后可以实现能量转移的结构;作为举例,与能量受体相连且力活化后可以实现能量转移的典型结构如以下所举,但本发明不仅限于此:

其中,l为任意合适的共价连接基,其长度小于10nm;r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式4-b-3所示的其他典型结构举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,a1的定义、选择范围同通式4-b-3,优选为其中,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

具体地,通式4-b-3所示的典型结构进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,a1的定义、选择范围、优选范围同通式4-b-3;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式4-b-4所示的典型结构举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

具体地,通式4-b-4所示的典型结构进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式4-b-5所示的典型结构举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

具体地,通式4-b-5所示的典型结构进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式4-b-6所示的典型结构举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

具体地,通式4-b-6所示的典型结构进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式4-b-7所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;其中,e1、e2的定义、选择范围、优选范围同通式4-b-3-1-1;

其中,为芳香族环结构,*为连接位置,其中位置1与碳原子相连,位置2与氧原子相连;其中,位置1一侧的成环原子和虚线所示的对称轴上的成环原子与r相连,位置2一侧的成环原子与相连;n为与构成芳香族环的原子相连的r的个数总数,m为个数总数;作为举例,这一类环结构包括但不仅限于以下所举:

其中,t3各自独立选自以下所示的两种结构中的一种:

当同一式中的两个t3选自同一结构时,t3的具体结构可以相同,也可以不相同;其中,各自独立为芳香族环结构,n为与构成芳香族环的原子相连的原子(包括氢原子)、取代基、取代聚合物链的个数总数,其为0、1或大于1的整数;

作为举例,t3中,的典型结构包括但不仅限于以下所举:

作为举例,t3中,的典型结构包括但不仅限于以下所举:

通式4-b-7的典型结构举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,r各自独立地选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

具体地,通式4-b-7的典型结构进一步举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述三元环系列电环化机理的共价单力敏团是指其中含有三元环(包括三元环和四元环/五元环等环并环的结构)力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;a选自-o-、-s-、其中,e各自独立选自氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基。

其中,通式4-c-1所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,ex各自独立选自卤素原子,优选氟原子、溴原子、氯原子;ey各自独立选自氢原子、烷基、烷氧基;r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

其中,通式4-c-1-1所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,ex各自独立选自卤素原子,优选氟原子、溴原子、氯原子;r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;

其中,通式4-c-1-1-1中的ex为溴原子时,其力活化后可与体系中的羧基反应,实现力致交联增强的特殊效果,通式4-c-1-1-2所示的结构力活化后可释放卤化氢,实现力致酸碱度的变化,因此更为优选。

通式4-c-1-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式4-c-1-2所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式4-c-1-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式4-c-1-3所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,ex各自独立选自卤素原子,优选氟原子、溴原子、氯原子;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;

其中,通式4-c-1-3-1力活化后中心的五元环可形成呋喃基,可与体系中的其他合适的基团反应,实现力致交联增强的特殊效果。

通式4-c-1-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,通式4-c-1-4所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,通式4-c-1-4-2所示的力敏团力活化后可与体系中的羧基反应,实现力致增强的特殊效果,通式4-c-1-4-3所示的力敏团力活化后变色,可实现力致变色的特殊效果,因此更为优选。

通式4-c-1-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式4-c-1-5的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述炔-呋喃加合物系列弯曲活化机理的共价单力敏团是指其中含有炔-呋喃加合物力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式5-a-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述蒽-三唑啉二酮加合物系列弯曲活化机理的共价单力敏团是指其中含有蒽-三唑啉二酮加合物力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、不参与力活化的取代聚合物链;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连;该力敏团力活化后生成的蒽基具有荧光效应,可以实现包括但不仅限于力致荧光等特殊效果,优选蒽基与其他具有荧光增强效应的功能基团相连,使力致荧光效果更为显著;该力敏团力活化后生成的三唑啉二酮基可与双烯基等基团进行加合反应,当r为不参与力活化的取代聚合物链或与另一个力敏团中的三唑啉二酮基相连,且体系中同时含有双烯基等基团时,可以实现包括但不仅限于力致化学反应、力致交联增强等特殊效果,因此也较为优选。

通式5-b-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述炔基系列弯曲活化机理的共价单力敏团是指其中含有炔基力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下所举:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连;该系列力敏团弯曲活化后可与叠氮基发生无需催化剂的叠氮-炔点击反应,实现包括但不仅限于力致交联等特殊效果。

通式5-c-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,基于其他机理的共价单力敏团包括但不仅限于以下系列:双亚硝酸盐系列、1,1’-联稠环系列、双硫代马来酰亚胺系列。

在本发明中,所述双亚硝酸盐系列其他机理的共价单力敏团是指其中含有双亚硝酸盐力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于如下类:

其中,x选自氧原子、硫原子,优选自氧原子;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、参与力活化或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一个原子上的不同可以连接成环,不同原子上的也可以连接成环。在同一个结构式的不同位置上,具有相同符号的基团或结构相互独立,可以相同也可以不相同。

在本发明中,所述双亚硝酸盐系列其他机理的共价单力敏团,其结构可举例如下:

其中,的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述1,1’-联稠环系列其他机理的共价单力敏团是指其中含有1,1’-联稠环力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于如下类:

其中,r各自独立为任意合适的原子、取代基、取代聚合物链;表示任意元数的芳香族环。的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述1,1’-联稠环系列其他机理的共价单力敏团,其结构可举例如下:

其中,的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述双硫代马来酰亚胺系列其他机理的共价单力敏团是指其中含有双硫代马来酰亚胺力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于如下类:

其中,表示任意元数的芳香族环;的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述双硫代来酰亚胺系列其他机理的共价单力敏团,其结构可举例如下:

其中,的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,以非共价复合方式进行划分,用于生成复合力敏团的非共价单力敏团包括但不仅限于以下组:基于超分子复合体的非共价单力敏团、基于超分子组装体的非共价单力敏团、基于组合物的非共价单力敏团、基于聚集体的非共价单力敏团。优选基于超分子复合体的非共价单力敏团和基元组合物的非共价单力敏团作为复合力敏团中的力敏成分用于生成含有非共价力敏成分的复合体。非共价单力敏团能够对机械力特异性响应且产生显著的特定力致响应性能/效果,如催化性、光学、谱学等的超分子作用。

在本发明中,基于超分子复合体的非共价单力敏团包括但不仅限于以下系列:配位键系列、主客体作用系列、氢键作用系列、π-π堆叠作用系列。

在本发明中,基于配位键的非共价单力敏团包括但不仅限于以下亚系列:不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用、卡宾-金属配位键、硼氮配位键、铂磷配位键、茂金属配位键、配体-镧系金属离子络合作用、钳状化合物配位键。

在本发明中,所述不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用的非共价单力敏团是指其中含有不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,表示与聚合物链、交联网络链或者其他任意合适的基团/原子的连接;r各自独立为任意合适的原子、取代基、取代聚合物链;在同一个结构式的不同位置上,具有相同符号的基团或结构相互独立,可以相同也可以不相同。

本发明所述的不饱和碳-碳键与过渡金属络合作用,其进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,表示任意元数的芳香族环;n为与构成环的原子相连的氢原子、取代原子、取代基、取代聚合物链的个数总数,其为0、1或大于1的整数;的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的含有结构通式(a-1)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-1)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-2)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-2)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-3)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-3)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-4)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-4)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-5)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-5)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-6)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-6)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-7)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-7)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-8)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-8)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-9)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-9)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-10)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

本发明所述的含有结构通式(a-10)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

本发明所述的含有结构通式(a-11)的不饱和碳-碳键与过渡金属的络合作用,其结构可举例如下:

在本发明中,所述卡宾-金属配位键的非共价单力敏团是指其中含有卡宾-金属配位键力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,n的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的卡宾-金属配位键,卡宾配体进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x4各自独立地选自氧原子、硫原子、硒原子、碲原子、c-(r)2,优选自氧原子;r的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述卡宾-金属配位键的非共价单力敏团是指其中含有卡宾-金属配位键力敏基元的单力敏团,其中,卡宾的结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,n的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的卡宾-金属配位键,卡宾配体进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x4、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(b-1)、(b-2)、(b-3)、(b-4)的卡宾-金属配位键,其可选自但不仅限于如下结构:

其中,x4、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述;m是金属中心,其可以是任意一种过渡金属的任意合适的离子形式、化合物/螯合物形式及其组合;。

在本发明中,所述的含有结构通式(b-1)、(b-2)、(b-3)、(b-4)的卡宾-金属配位键,其结构可举例如下:

其中,x4、m、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述硼氮配位键的非共价单力敏团是指其中含有硼氮配位键力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

本发明所述的硼氮配位键,通式(c-1)可进一步优选自但不仅限于如下结构中的至少一种:

其中,r、n的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述;表示任意元数的氮杂环,包括但不仅限于脂肪族氮杂环、芳香族氮杂环及其组合。

在本发明中,所述的含有结构通式(c-1)的硼氮配位键,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

在本发明中,所述的含有结构通式(c-1)的硼氮配位键,其结构可举例如下:

在本发明中,所述铂磷配位键的非共价单力敏团是指其中含有铂磷配位键力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,x5各自独立地选自氯原子、溴原子、碘原子,优选自氯原子;的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(d-1)的铂磷配位键,其更进一步优选自但不仅限于如下亚类:

其中,x5、n的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(d-1)的铂磷配位键,其更进一步优选自但不仅限于如下结构:

其中,x5、的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述的含有结构通式(d-1)的铂磷配位键,其结构可举例如下:

在本发明中,所述茂金属配位键的非共价单力敏团是指其中含有茂金属配位键力敏基元的单力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,m是金属中心,是环戊二烯配体,的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。所属的金属中心优选为第一副族至第七副族以及第八族中的金属。所述的第一副族至第七副族以及第八族中的金属还包括镧系金属(即la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu)和锕系金属(即ac、th、pa、u、np、pu、am、cm、bk、cf、es、fm、md、no、lr)。所述的金属中心更优选为第一副族(cu、ag、au)金属、第二副族(zn、cd)金属、第八族(fe、ru、os、co、rh、ir、ni、pd、pt)金属、镧系(la、eu、tb、ho、tm、lu)金属、锕系(th)金属。进一步优选为cu、zn、fe、co、ni、pd、ag、pt、au、la、ce、eu、tb、th,更进一步优选为fe、co、ni。

在本发明中,所述的含有结构通式(e-1)的茂金属配位键,其结构可举例如下:

其中,的选取范围如本系列力敏团前面所述,在此不再赘述。

在本发明中,所述配体-镧系金属离子络合作用的非共价单力敏团是指其中含有配体-镧系金属离子络合作用力敏基元的单力敏团,其在受力时更容易使配体基团的位置发生变化,从而表现出明显的应力响应性质,包括荧光、颜色等的变化。

在本发明的实施方式中,合适的配体基团可以举例如下,但本发明不仅限于此:

在本发明的实施方式中,所述的镧系金属包括la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu;优选为镧系ce、eu、tb、ho、tm、lu;更优选为ce、eu、tb,以获得更显著的应力响应性。

在本发明的实施方式中,配体基团与金属中心的组合并无特别限制,只要配体能够与金属中心形成合适的金属-配体作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

在本发明中,所述钳状化合物配位键的非共价单力敏团是指其中含有钳状化合物配位键力敏基元的单力敏团,其结构可举例如下:

在本发明中,基于超分子组装体的非共价单力敏团包括但不仅限于以下系列:给体-受体系列、二酮吡咯并吡咯系列、共轭系列、铂配位系列、金配位系列、铍配位系列、铜配位系列、铱配位系列、硼配位系列、吩噻嗪系列、二氧杂环硼烷系列、染料分子系列非共价单力敏团。

在本发明中,所述的给体-受体系列非共价单力敏团是指含有由给体-受体自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w4为具有吸电子效应的原子或基团;其中,所述的具有吸电子效应的原子选自但不仅限于氧原子或硫原子,优选自氧原子;所述的具有吸电子效应的基团选自但不仅限于:

其中,ar7、ar8各自独立选自具有给电子效应的芳香族环;其中,所述芳香族环结构为多环结构或稠环结构;作为举例,合适的ar7、ar8选自但不仅限于:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式f-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式f-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

通式f-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的二酮吡咯并吡咯系列非共价单力敏团是指含有由二酮吡咯并吡咯自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式g-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的共轭系列非共价单力敏团是指含有由共轭自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团;其中,所述的共轭自组装基元包括但不仅限于以下亚系列:聚二乙炔亚系列、聚二苯基乙炔亚系列、聚噻吩亚系列、聚吡咯亚系列、聚蒽醌亚系列、聚芴亚系列、低聚对亚苯基亚乙烯亚系列、双(苯并恶唑)二苯乙烯亚系列、氮杂稠环亚系列自组装基元。

其中,所述的聚二乙炔亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,n为重复单元的数量,其取值范围为大于2的整数,优选为大于等于5的整数,更优选为大于等于10的整数;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式h-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,n、p为重复单元的数量,其取值范围各自独立为大于2的整数,优选为大于等于5的整数,更优选为大于等于10的整数;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,所述的聚二苯基乙炔亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,n、的定义、选择范围、优选范围同通式h-1。

通式h-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,n、n1、n2为重复单元的数量,其取值范围各自独立为大于2的整数,优选为大于等于5的整数,更优选为大于等于10的整数;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,所述的聚噻吩亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,n为重复单元的数量,其取值范围为大于5的整数;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式h-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,n、n1、n2为重复单元的数量,其取值范围为大于5的整数。

其中,所述的聚吡咯亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中n、的定义、选择范围、优选范围同通式h-3。

通式h-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,n、n1、n2为重复单元的数量,其取值范围为大于5的整数;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,所述的聚蒽醌亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中n、的定义、选择范围、优选范围同通式h-3。

通式h-5的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中n的定义、选择范围、优选范围同通式h-5;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,所述的聚芴亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中n、的定义、选择范围、优选范围同通式h-3。

通式h-6的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,n、n1、n2为重复单元的数量,其取值范围各自独立为大于5的整数;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,所述的低聚对亚苯基亚乙烯亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中n、的定义、选择范围、优选范围同通式h-1。

通式h-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中n的定义、选择范围、优选范围同通式h-7;各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,所述的双(苯并恶唑)二苯乙烯亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,选自但不仅限于如下结构中的至少一种:各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式h-8的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

其中,所述的氮杂稠环亚系列自组装基元结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式h-9的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的铂配位系列非共价单力敏团是指含有由铂配位自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,v各自独立选自碳原子或氮原子;

其中,lg1为与铂原子配位的单齿配体;其中,所述单齿配体选自但不仅限于:卤素原子、

其中,lg2为与铂原子配位的单齿配体;各个lg2的结构相同或不同;其中,所述单齿配体选自但不仅限于:

其中,为以v和氮原子为配位原子的二齿配体;作为举例,所述的二齿配体选自但不仅限于:

其中,为以v和氮原子为配位原子的三齿配体;作为举例,所述的三齿配体选自但不仅限于:

其中,为以v与氮原子为配位原子的四齿配体;作为举例,所述的四齿配体选自但不仅限于:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式i-1至i-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的金配位系列非共价单力敏团是指含有由金配位自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,lg3为与金原子配位的单齿配体;各个lg3的结构相同或不同;其中,所述单齿配体选自但不仅限于:

其中,表示连有n个的芳香族环,其中,n的取值为0、1或大于1的整数;所述芳香族环的环结构选自单环结构、多环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制,其选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子、硼原子、磷原子、硅原子;成环原子上的氢原子可以被任意合适取代原子或取代基取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种。作为例子,合适的可选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,的定义、选择范围、优选范围同通式i-2;

其中,为以硫原子与氮原子作为配位原子的二齿配体;作为例子,合适的可选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,为以磷原子作为配位原子的二齿配体,其中与膦配位的金属原子可以为同一个金原子,也可以为不同的金原子;作为例子,合适的可选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式j-1至j-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的铍配位系列非共价单力敏团是指含有由铍配位自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式k-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的铜配位系列非共价单力敏团是指含有由铜配位自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式l-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的铱配位系列非共价单力敏团是指含有由铱配位自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,为以碳原子和氮原子为配位原子的二齿配体;作为例子,合适的可选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,为以氮原子为配位原子的二齿配体;作为例子,合适的可选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式m-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的硼配位系列非共价单力敏团是指含有由硼配位自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,r各自独立选自卤素原子、氰基、c1-10烃基/杂烃基、取代的c1-10烃基/杂烃基;所述的r优选自卤素原子、苯基、五氟苯基;v、v’各自独立选自氧原子或氮原子;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连,同一通式中的任两个成环或不成环。

其中,通式n-1至n-5所示的结构优选自以下通式结构中的至少一亚类:

其中,为芳香族环;所述芳香族环的环结构选自单环结构、多环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;其中,为连接有n个的芳香族环,所述环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子;其中,为连接有n个的含氮芳香族杂环,所述环的成环原子中至少有一个为氮原子,且所述含氮芳香族杂环通过氮原子与硼原子形成配位键,其余成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子;其中,为连接有n个的芳香族环,其成环原子中至少有两个为碳原子,其余成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子;其中,为连接有n个的含氮芳香族杂环,所述环的成环原子中至少有两个为氮原子,且其中一个氮原子与硼原子形成配位键,其余成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子;

其中,r、v、v’、的定义、选择范围、优选范围同通式n-1至n-5。

通式n-1至n-5的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的吩噻嗪系列非共价单力敏团是指含有由吩噻嗪自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团;其中,所述的吩噻嗪自组装基元包括但不仅限于以下类:

其中,r各自独立选自原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链;其中所述的取代原子选自但不仅限于:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子;所述的取代基优选自具有吸电子效应的取代基,以增强分子间的堆叠作用,获得更显著的力致响应性;其中所述的具有吸电子效应的取代基包括但不仅限于:三氟甲基、三氯甲基、硝基、氰基、磺酸基、醛基、烷基酰基、烷氧酰基、羧基、酰胺基;

其中,n为与构成所述环结构的原子相连的取代原子、取代基、取代聚合物链的个数总数,其为0、1或大于1的整数;当n大于1时,各个r的结构可以相同,也可以不同;

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式o-1、o-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的二氧杂环硼烷系列非共价单力敏团是指含有由二氧杂环硼烷自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,ar9为具有给电子效应的芳香族环;其中,所述芳香族环为多环结构,其选自但不仅限于:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式p-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的染料分子系列非共价单力敏团是指含有由染料分子自组装基元形成的自组装聚集体力敏基元的力敏团;其中,所述的染料分子自组装基元选自如下结构通式中的一类:

其中,所述染料分子上的氢原子可以被任意合适的原子、取代基、聚合物链取代或不取代;且所述染料分子通过合适的方式链接到聚合物或超分子聚合物链上。

作为例子,典型的染料分子自组装基元的结构如下所示,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,基于聚集体的非共价单力敏团包括但不仅限于以下系列:二乙烯基蒽系列、四芳基乙烯系列、氰基乙烯系列、黄连素系列、马来酰亚胺系列、4-氢吡喃系列非共价单力敏团。

在本发明中,所述的二乙烯基蒽系列非共价单力敏团是指含有由二乙烯基蒽聚集诱导发光基元形成的聚集诱导发光聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,ar1、ar2各自独立选自芳香族环,其环结构选自单环结构、多环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基取代或不取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种;各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式q-1至q-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的四芳基乙烯系列非共价单力敏团是指含有由四芳基乙烯聚集诱导发光基元形成的聚集诱导发光聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w1为二价连接基,其各自独立选自直接键、

其中,ar3各自独立选自芳香族环,其结构选自单环结构、多环结构、螺环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基、取代聚合物链取代或不取代;其中,所述取代原子、取代基、取代聚合物链没有特别限制;为了增加空间位阻与聚集诱导发光基元的非平面构象,形成松散堆积的聚集体,以获得更显著力致响应效果,优选所述芳香族环的环结构为多环结构、稠环结构;通过合理选择多环结构和稠环结构,还可以大范围地调控所形成力敏团光谱性质,以获得大范围可调的颜色变化、荧光/磷光发射波长,满足各种应用场景的使用需求;为了增加分子内电荷转移性质,获得更显著的力致响应效果,尤其是获得荧光波长位移变化明显、力致变色的颜色对比度高的力致响应效果,更优选所述芳香族环结构上的取代基为含有强的给电子效应或吸电子效应的取代基;

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式r-1至r-7的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的氰基乙烯系列非共价单力敏团是指含有由氰基乙烯聚集诱导发光基元形成的聚集诱导发光聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,ar4各自独立选自芳香族环,其结构选自单环结构、多环结构、螺环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基、取代聚合物链取代或不取代;其中,所述取代原子、取代基、取代聚合物链没有特别限制。为了增加空间位阻与聚集诱导发光基元的非平面构象,形成松散堆积的聚集体,以获得更显著力致响应效果,优选所述芳香族环的环结构为多环结构、稠环结构;通过合理选择多环结构和稠环结构,还可以大范围地调控所形成力敏团光谱性质,以获得大范围可调的颜色变化、荧光/磷光发射波长,满足各种应用场景的应用需求;为了获得更显著的力致响应效果,尤其是获得荧光波长位移变化明显、力致变色的颜色对比度高的力致响应效果,优选所述的芳香族环上的部分氢原子被杂原子、烃基取代基、杂原子取代基取代,作为例子,合适的杂原子、烃基取代基、杂原子取代基选自但不仅限于:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、三氟甲基、五氟硫基、硝基、氰基、c1-20烷基、c1-20芳烃基、c1-20烷氧基、c1-20烷硫基、c1-20烷胺基、c1-20芳基氧基、c1-20芳基硫基、c1-20芳基胺基。所述的ar4优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

作为例子,典型的ar4包括但不仅限于如下结构中的一种或多种:

其中,ar5为二价的芳香族环,其结构选自单环结构、多环结构、螺环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基、取代聚合物链取代或不取代;其中,所述取代原子优选自氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,所述取代基优选自c1-20烷基、c1-20芳烃基、c1-20烷氧基、c1-20烷硫基、c1-20烷胺基、c1-20芳基氧基、c1-20芳基硫基、c1-20芳基胺基。所述的ar5优选自如下结构中的至少一种,但本发明不仅限于此:

作为例子,典型的ar5包括但不仅限于如下结构中的一种或多种:

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

其中,通式s-1所示的结构进一步优选自以下通式结构:

其中,ar4的定义、选择范围、优选范围同通式s-1。

通式s-1至s-4的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的黄连素系列非共价单力敏团是指含有由黄连素聚集诱导发光基元形成的聚集诱导发光聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,a选自1~5的整数,优选自1或2;

其中,表示连有n个的芳香族环,其中,n的取值为0、1或大于1的整数;其中,*标注的为与式中其他结构相连接的位点;其中,所述芳香族环的环结构选自单环结构、多环结构、稠环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基取代或不取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种,优选自具有给电子效应的取代基;

其中,1r选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、取代聚合物链;当1r选自原子或取代基时,其优选自具有吸电子效应的原子或取代基;

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式t-1的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的马来酰亚胺系列非共价单力敏团是指含有由马来酰亚胺聚集诱导发光基元形成的聚集诱导发光聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,2r选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、取代聚合物链;当2r选自原子或取代基时,其优选自具有吸电子效应的原子或取代基;作为举例,所述的具有吸电子效应的原子或取代基选自但不仅限于:卤素原子、硝基、五氟硫基、三氟甲基、4-三氟甲基-苯基;

其中,表示连有n个的芳香族环,其中,n的取值为0、1或大于1的整数;其中,*标注的为与式中其他结构相连接的位点;

其中,表示连有n个的芳香族环,其中,n的取值为0、1或大于1的整数;其中,*标注的为与式中其他结构相连接的位点;

其中,各自独立与任意合适的原子(包括氢原子)、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式u-1、u-2的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的4-氢吡喃系列非共价单力敏团是指含有由4-h吡喃聚集诱导发光基元形成的聚集诱导发光聚集体力敏基元的力敏团,其结构通式包括但不仅限于以下类:

其中,w2各自独立为二价连接基,其各自独立选自

其中,w3各自独立为具有吸电子效应的原子或基团,优选自氧原子或硫原子,更优选自氧原子;所述的具有吸电子效应的基团选自但不仅限于:

其中,ar6各自独立选自具有给电子效应的芳香族环;其中,所述芳香族环结构为单环结构、多环结构或稠环结构;作为举例,合适的ar6选自但不仅限于:

其中,各自独立与任意合适的氢原子、取代原子、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。

通式v-1至v-3的典型结构可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,各自独立与参与力活化的取代聚合物链或超分子聚合物链相连。

在本发明中,所述的基于能量转移组合物的非共价单力敏团,指的是由相互之间可进行能量转移的非机械力响应的能量供体与非机械力响应的能量受体组合形成的非共价力响应基元,其特征在于,所述的能量供体和能量受体各自均无机械力响应,而在机械力作用时,引起能量供体和能量受体之间的间距、排列形式等变化,造成两者之间能量转移过程被减弱/抑制或增强/促进,并由此产生的荧光波长偏移、荧光强度增强或减弱、荧光寿命延长或缩短等变化,表现出特异性的力致响应。

在本发明中,所述“能量转移”,特指光子能量从能量供体向能量受体的转移;一种情况是当能量供体吸收一定频率的光子后,被激发到更高的电子能态,在该电子回到基态前,通过能量供体和能量受体之间的偶极子共振相互作用,实现了能量向邻近的能量受体转移;另一种情况是当能量供体发生发光后,通过能量供体和能量受体之间的偶极子共振相互作用,实现了能量向邻近的能量受体转移。为了实现能量供体与能量受体之间的能量转移,以获得预期的力致响应效果,必须满足以下条件:1)能量供体的发射光谱和能量受体的吸收光谱要有部分的重叠;2)能量供体和能量受体需要足够靠近,间距优选在不大于10nm;3)能量供体与能量受体还必以适当的方式排列,其转移偶极取向优选接近平行。

在本发明中,所述的基于能量转移组合物的非共价单力敏团中的能量供体可以选自非机械力响应的荧光团和/或发光团,其中所述的能量受体可以选自非机械力响应的荧光团和/或淬灭团。

在本发明中,所述的基于能量转移组合物的非共价单力敏团中含有的能量供体和能量受体,其均可选自包括但不仅限于预先存在的、光活化生成的、热活化生成的、电活化生成的、化学活化生成的、生物活化生成的、磁活化生成的基元,但不包括力致活化生成的基元。在本发明中,同一个聚合物中含有多种能量供体和多种能量受体时,其中的能量供体和能量受体均可以有多于一个的来源。在本发明中的一种优选实施方式中,所有的能量供体和能量受体都是预先存在的,如此有利于仅通过控制机械力作用实现力致活化,获得快速、稳定的力致响应效果;在本发明的另一种优选实施方式中,所述的部分能量供体或能量供体是预先存在的,另一部分能量供体和能量受体是选自通过光活化生成的、热活化生成的、电活化生成的、化学活化生成的、生物活化生成的、磁活化生成的,如此有利于通过光控、热控、电控、化学刺激、生物刺激与机械力获得双重或多重协同控制的力致响应效果;在本发明的另一种优选实施方式中,所述的能量供体和能量受体均选自由光活化生成的、热活化生成的、电活化生成的、化学活化生成的、生物活化生成的、磁活化生成中的一种或多种,如此有利于获得丰富的非机械力响应,并与机械力对组合物的控制共同达到多重协同调控的力致响应效果,满足各种特殊应用场景的需要。

在本发明中,所述的基于能量转移组合物的非共价单力敏团中的能量供体和能量受体可以在同一聚合物链上、在不同的聚合物链上、可以是其中之一在聚合物链上;其中能量供体和能量受体可以通过共价和/或超分子作用连接于聚合物链上。在本发明的实施方式中,优选能量供体和能量受体之间间距不超过10nm,更优选能量供体和受体之间通过超分子作用保持相互靠近状态且二者间距不超过10nm。其中所述的超分子作用,其可以是任意合适的超分子作用,其包括但不仅限于:氢键作用、金属-配体作用、离子作用、离子-偶极作用、主体-客体作用、亲金属作用、偶极-偶极作用、卤键作用、路易斯酸碱对作用、阳离子-π作用、阴离子-π作用、苯-氟苯作用、π-π堆叠作用、离子氢键作用、自由基阳离子二聚作用、相分离、结晶作用;在机械力作用下,所述的超分子作用被破坏,引起能量转移过程改变,获得力致响应性;此外,由于所述超分子作用的可逆特性,还可赋予所述力敏团可逆的、可循环的力致响应效果。

在本发明中,通过设计、选择和调节能量供体/能量给体的种类、数量、组合,可以有机地调控能量转移,获得优异的多样性的、协同控制的能量转移性能和广泛的用途。

在本发明中,基于能量转移组合物的非共价单力敏团中的能量供体和能量受体可以不相同或相同,优选不相同。当能量供体和受体相同时,供体和受体必须至少有一个具有多种激发波长和/或发射波长。

在本发明中,基于能量转移组合物的非共价单力敏团中的能量转移可以是仅有一级,也可以是多级。当聚合物中含有多个荧光团/发光团(或其前体)时,在合适的能量转移条件下,就能够形成多级能量转移,即第一级能量供体所发出的荧光/冷发光波长作为第一级能量受体的荧光激发波长,第一级能量受体受激发后所发出的荧光波长作为第二级能量受体的荧光激发波长,第二级能量受体受激发后所发出的荧光波长作为第三级能量受体的荧光激发波长,等等,由此实现多级能量转移的现象。只有一级转移时,能量转移可以是荧光淬灭;多级转移时,最后一级的能量转移可以是荧光淬灭。

在本发明中,所述的荧光指的是当荧光团经某种波长的入射光照射,吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的波长长或短的出射光,是一种光致发光的冷发光现象;入射光的波长称为激发波长,出射光的波长称为发射波长。当发射波长比激发波长长时,称为下转换荧光;当发射波长比激发波长长时,称为上转换荧光。除光致荧光外,可以作为能量受体的荧光激发波长或可被能量受体淬灭的冷发光可以是其他任意合适的非由物质产热而发出的光,包括但不仅限于发光团的化学发光、发光团的生物发光。所述的荧光淬灭指的是由于淬灭团的存在或荧光环境的变化使荧光/发光物质的荧光强度和荧光寿命降低的现象,其包括静态淬灭、动态淬灭和聚集荧光淬灭。所述的静态淬灭指的是当基态荧光团/发光团与淬灭团之间通过弱的结合生成复合物,且该复合物使荧光/发光淬灭的现象;所述的动态淬灭指的是激发态荧光团/发光团与淬灭团碰撞而使其荧光/发光淬灭;所述的聚集荧光淬灭指的是一些荧光团/发光团具有聚集而产生荧光淬灭的性质,当荧光团/发光团浓度过大时产生的自淬灭现象。

在本发明中,所述荧光团可以选自包括但不仅限于有机荧光团、有机金属荧光团、有机元素荧光团、生物荧光团、无机荧光团,其可以选自包括但不仅限于共价基团和非共价复合体、自组装体、组合物、聚集体及其组合形式。所述荧光团可以选自包括但不仅限于预先存在的、化学活化生成的、生物活化生成的、光活化生成的、热活化生成的、电活化生成的、磁活化生成的。

在本发明中,所述预先存在的荧光团,其指的是未经任何活化或干预就能够在某种波长的入射光照射下,吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的波长短或长的出射光的物质,其包括但不仅限于有机荧光团、有机金属荧光团、有机元素荧光团、生物荧光团、有机上转换荧光团、无机荧光团、无机上转换荧光团,其可以选自包括但不仅限于共价结构和非共价复合体、自组装体、组合物、聚集体及其组合形式。

其中,共价有机荧光团可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,有机荧光团中聚集诱导发光有机荧光团,可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,其他非共价复合体、自组装体、聚集体、组合物及各种组合形式的有机荧光团可以选自任意合适的结构。其中组合物有机荧光团本身可以是具有能量转移性能的供体和受体组合物。

其中,有机金属荧光团可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,有机元素荧光团可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,生物荧光团可以举例如下,但本发明不仅限于此:

gfp、egfp、gfp-s65t、bfp、cfp、yfp、ebfp、azurite、ebfp2、mtagbfp、tagrfp、eyfp、ecfp、cerulean、mtfp、mturquoise、mcitrine、mvenus、cypet、ypet、phiyfp、dsred、mbanana、morange、dtomato、mtangerine、mstrawberry、mcherry、mko、gfp-phe66、sirius、mplum、mkate、mkate2、katushka、mneptune、tagrfp657、ifp1.4、t-sapphire、mametrine、mkeima、mlss-katel、mlss-kate2;

其中,无机荧光团,其包括但不仅限于硫化物系荧光团、铝酸盐系荧光团、硅酸盐荧光团、氮化物荧光团、氧化物系荧光团、氮氧化物荧光团及稀土荧光团、无机非金属量子点,其中部分无机荧光团主要由基质:激活剂组成,无机荧光团可以举例如下,但本发明不仅限于此:

cas:eu、srs:ce、srga2s4:eu、sral2o4:ce、caal2o4:eu、baal2o4:ce、lu3al5o12:eu、y3al5o12:ce、tb3al5o12:ce、gd3al5o12:eu、ba2sio4:eu、sr2sio4:eu、basi2o3:eu、basio3:eu、ba3sio5:eu、ba2si3o8:eu、ba3si5o13:eu、ba9sc2si6o24:eu、ca3mg2si3o12:ce、ca3sc2si3o12:ce、ca2si2o7:eu、srli2sio4:eu、cali2sio4:eu、ca2si5n8:eu、sr2si5n8:eu、caalsin3:eu、zno:eu、zno:li、srsi2n2o2:eu、casi2n2o2:eu、cds/zns量子点、znse/zns量子点、inp/zns量子点、cdse/zns量子点、碳量子点、近红外区域发射波长pbs量子点、zns:cu系列长余辉材料、cas:bi系列长余辉材料、sral2o4:eu,dy系列长余辉材料、caal2o4:eu,nd系列长余辉材料、sr4al14o25:eu,dy系列长余辉材料、zn2sio4:mn,as系列长余辉材料、sr2mgsi2o7:eu,dy系列长余辉材料、ca2mgsi2o7:eu,dy系列长余辉材料、mgsio3:mn,eu,dy系列长余辉材料、catio3:pr,al系列长余辉材料、ca8zn(sio4)4cl2:eu系列长余辉材料、ca2si5n8:eu系列长余辉材料;

无机上转换荧光物质通常由基质、激活剂和敏化剂组成,通常是通过稀土离子掺杂到纳米颗粒或者玻璃中,达到吸收长波的辐射发射出短波荧光的物质。其中,稀土离子可以举例如下,但本发明不仅限于此:钪离子、钇离子、镧离子、铈离子、钕离子、镨离子、钷离子、铕离子、钐离子、铽离子、钆离子、镝离子、钬离子、铒离子、铥离子、镥离子、镱离子;

其中,无机上转换荧光团,可以举例如下,但本发明不仅限于此:

nayf4:er、caf2:er、gd2(moo4)3:er、y2o3:er、gd2o2s:er、bay2f8:er、linbo3:er,yb,ln、gd2o2:er,yb、y3al5o12:er,yb、tio2:er,yb、yf3:er,yb、lu2o3:yb,tm、nayf4:er,yb、lacl3:pr、nagdf4:yb,的核壳纳米结构、nayf4:yb,tm、y2bazno5:yb,ho、nayf4:yb,tm的核壳纳米结构、nayf4:yb,的核壳纳米结构。

有机上转换荧光团优选通过基于三线态-三线态湮灭达到上转换效果的有机组合物,所述的有机组合物主要由敏化剂和有机上转换能量受体组成。

其中,敏化剂可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,有机上转换能量受体可以举例如下,但本发明不仅限于此:

在本发明中,有机荧光团、有机金属荧光团、有机元素荧光团、生物荧光团、有机上转换荧光团、无机荧光团、无机上转换荧光团等荧光团之间也可以形成同类或不同类的各种非共价复合体、自组装体、聚集体、组合物等荧光团。

本发明中,所述化学活化生成的荧光团,其指的是由其前体在化学反应的作用下结构发生改变而生成的荧光的激发波长和/或发射波长发生变化的具有荧光性的结构。通过对上述合适的荧光团进行合适的结构改性和衍生,可以获得合适的可化学活化生成荧光团的结构,但本发明不仅限于此。本发明中的多种具有力敏特性的力敏基元/力敏团也可以在合适条件下不发生力敏响应但发生化学活化而生成荧光团。

本发明中,所述生物活化生成的荧光团,其指的是由其前体在生物反应的作用下结构发生改变而生成的荧光的激发波长和/或发射波长发生变化的具有荧光性的结构。通过对上述合适的荧光团进行合适的结构改性和衍生,可以获得合适的可生物活化生成荧光团的结构,但本发明不仅限于此。本发明中的多种具有力敏特性的力敏基元/力敏团也可以在合适条件下不发生力敏响应但生物活化而生成荧光团。

本发明中,所述光活化生成的荧光团,其指的是由其前体在光反应的作用下结构发生改变而生成的荧光的激发波长和/或发射波长发生变化的具有荧光性的结构。通过对上述合适的荧光团进行合适的结构改性和衍生,可以获得合适的可光活化生成荧光团的结构。可以举例如下,但本发明不仅限于此:

pa-gfp(商标名)、pa-mcherry1(商标名)、kaede(商标名)、ps-cfp2(商标名)、meosfp(商标名)、dendra2(商标名)、dronpa(商标名)、rsfaslime(商标名)、padron(商标名)、bsdronpa(商标名)、kindling(商标名)。

本发明中的多种具有力敏特性的力敏基元/力敏团也可以在合适条件下不发生力敏响应但发生光活化而生成荧光团。

本发明中,所述热活化生成的荧光团,其指的是由其前体能在热反应的作用下结构发生改变而生成的荧光的激发波长和/或发射波长发生变化的具有荧光性的结构。通过对上述合适的荧光团进行合适的结构改性和衍生,可以获得合适的可热活化生成荧光团的结构,但本发明不仅限于此。本发明中的多种具有力敏特性的力敏基元/力敏团也可以在合适条件下不发生力敏响应但发生热活化而生成荧光团。

本发明中,所述电活化生成的荧光团,其指的是由其前体在电应的作用下结构发生改变而生成的荧光的激发波长和/或发射波长发生变化的具有荧光性的结构。通过对上述合适荧光团进行合适的结构改性和衍生,可以获得合适的可电活化生成荧光团的结构,但本发明不仅限于此。本发明中的多种具有力敏特性的力敏基元/力敏团也可以在合适条件下不发生力敏响应但发生电活化而生成荧光团。

本发明中,所述磁活化生成的荧光团,其指的是由其前体在磁反应的作用下结构发生改变而生成的荧光的激发波长和/或发射波长发生变化的具有荧光性的结构。通过对上述合适的荧光团进行合适的结构改性和衍生,可以获得合适的可磁活化生成荧光团的结构,但本发明不仅限于此。本发明中的多种具有力敏特性的力敏基元/力敏团也可以在合适条件下不发生力敏响应但发生磁活化而生成荧光团。

在本发明中,所述可生成荧光团的前体,其也可以是合适的荧光基元和淬灭基元组成的共价和/或非共价复合物,其在合适化学、生物、光、热、电、磁等作用之前,处于淬灭状态,在合适化学、生物、光、热、电、磁等作用下实现活化,由荧光基元产生荧光,所述的荧光基元可以是上述任意合适的可以在合适波长的光激发下产生荧光的实体。

在本发明中,所述荧光团在合适的条件下可以作为能量供体,而在另外的合适条件下可以作为能量受体。通过合理利用所述的荧光团,可以获得理想的能量供体和受体的组合,获得优异的能量转移性能。

在本发明中,所述发光团可以选自但不仅限于化学活化生成的、生物活化生成的、光活化生成的/可光致发光的、热活化生成的/可热致发光的、电活化生成的/可电致发光的、磁活化生成的/可磁致发光的。

在本发明中,所述化学活化生成的发光团其前体称为化学发光团,其指的是能够通过化学反应后结构发生改变,从而产生发光现象的化学基团,其包括但不仅限于合适的二氧杂环丁烷化学发光体系、鲁米诺化学发光体系、过氧化草酸酯化学发光体系、酸性高锰酸钾化学发光体系、四价铈化学发光体系、吖啶酯化学发光体系、荧光素化学发光体系。

其中,所述的合适的二氧杂环丁烷化学发光体系由合适的二氧杂环丁烷类化合物和荧光剂组成,其中,合适的二氧杂环丁烷类化合物可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,荧光剂可以举例如下,但本发明不仅限于此:

5,12-二(苯乙炔基)萘、9,10-二苯基蒽、1-氯-9,10-二苯基蒽、1-甲氧基-9,10-二苯基蒽、1,5-二氯-9,10-二苯基蒽、1,8-二甲氧基-9,10-二苯基蒽、芘、9,10-二(苯乙炔基)蒽、1-氯-9,10-二(苯乙炔基)蒽、1-甲氧基-9,10-二(苯乙炔基)蒽、红荧烯、5,12-二(苯乙炔基)并四苯、2-氯-二(苯乙炔基)并四苯、罗丹明b、6-氯-二(苯乙炔基)并四苯、16,17-二癸氧紫蒽酮;

其中,所述的鲁米诺化学发光体系可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,所述的过氧化草酸酯化学发光体系由草酸酯类化合物、荧光剂和过氧化氢组成,其中,草酸酯类化合物可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,荧光剂可以举例如下,但本发明不仅限于此:

5,12-二(苯乙炔基)萘、9,10-二苯基蒽、1-氯-9,10-二苯基蒽、1-甲氧基-9,10-二苯基蒽、1,5-二氯-9,10-二苯基蒽、1,8-二甲氧基-9,10-二苯基蒽、芘、9,10-二(苯乙炔基)蒽、1-氯-9,10-二(苯乙炔基)蒽、1-甲氧基-9,10-二(苯乙炔基)蒽、红荧烯、5,12-二(苯乙炔基)并四苯、2-氯-二(苯乙炔基)并四苯、罗丹明b、6-氯-二(苯乙炔基)并四苯、16,17-二癸氧紫蒽酮;

其中,所述的酸性高锰酸钾化学发光体系由酸性高锰酸钾和待测物组成,还可以加入一些适配的化合物来增强其化学发光强度,在本发明中,将其表达成酸性kmno4-待测物或酸性kmno4-(发光增强剂)-待测物,其可以举例如下,但本发明不仅限于此:

酸性kmno4-草酸盐、酸性kmno4-鲁米诺、酸性kmno4-(二价铅离子)-鲁米诺、酸性kmno4-so2、酸性kmno4-亚硫酸盐、酸性kmno4-谷氨酸、酸性kmno4-天冬氨酸、酸性kmno4-(甲醛)-l-色氨酸、酸性kmno4-(甲醛)-甲氨嘌呤、酸性kmno4-(甲醛)-双氯灭痛、酸性kmno4-(甲醛)-氨基比林、酸性kmno4-(甲醛)-碘、酸性kmno4-(甲醛)-酪氨酸、酸性kmno4-(乙二醛)-丙米嗪、酸性kmno4-(乙二醛)-双嘧达莫、酸性kmno4-(乙二醛)-利血平、酸性kmno4-(连二亚硫酸钠)-核黄素、酸性kmno4-(连二亚硫酸钠)-延胡索乙素、酸性kmno4-(连二亚硫酸钠)-维生素b6、酸性kmno4-(连二亚硫酸钠)-吡哌酸、酸性kmno4-吗啡、酸性kmno4-叔丁啡、酸性kmno4-对氨基苯甲酸酯、酸性kmno4-可待因、酸性kmno4-色氨酸、酸性kmno4-多巴胺、酸性kmno4-左旋多巴、酸性kmno4-肾上腺素、酸性kmno4-甲氧苄氨吡啶、酸性kmno4-dl-苹果酸;

其中,所述的四价铈化学发光体系由四价铈和待测物组成,还可以加入一些适配的化合物来增强其化学发光强度,在本发明中,将其表达成四价铈-待测物或四价铈-(发光增强剂)-待测物,其可以举例如下,但本发明不仅限于此:

四价铈-扑热息痛、四价铈-萘普生、四价铈-非那西丁、四价铈-联苯三酚、四价铈-亚硫酸盐、四价铈-(奎宁)-亚硫酸盐、四价铈-(奎宁)-青霉胺、四价铈-(奎宁)-2-巯基乙烷磺酸盐、四价铈-(奎宁)-半胱氨酸、四价铈-(奎宁)-噻唑类席夫碱、四价铈-(奎宁丁)-亚硫酸盐、四价铈-(辛可宁)-亚硫酸盐、四价铈-(盐酸环丙沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(恶弗沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(恶氟沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(诺氟沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(斯帕沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(罗氟沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(tb3++依诺沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(tb3++氟罗沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(tb3++加替沙星)-亚硫酸盐、四价铈-(n-四氢苯并噻唑亚胺席夫碱)-亚硫酸盐、四价铈-罗丹明5g、四价铈-(罗丹明b)-叶酸、四价铈-(罗丹明b)-抗坏血酸;

其中,所述的吖啶酯化学发光体系,其可以举例如下,但本发明不仅限于此:

4-(2-琥珀酰亚氨基羰基)苯基-10-甲基吖啶-9-羧酸酯氟磺酸盐;

其中,所述的荧光素化学发光体系,其可以举例如下,但本发明不仅限于此:

在本发明中,所述生物活化生成的发光团其前体称为可生物活化发光团,其指的是能够通过生物反应(如生物酶催化)后结构发生改变,从而产生发光现象的化学或生物基团。所述生物活化发光,其可以举例如下,但本发明不仅限于此:海洋动物发光、细菌发光、萤火虫发光;其中,所述的海洋动物发光,其包括但不仅限于夜光藻、甲藻、放射虫类、水母、海羽、栉水母、多管水母、多鳞虫、磷虾、樱虾、头足类、棘皮动物、被囊类、鱼类、磷沙蚕、海笋、海萤、桡足类、齿裂虫、波叶海牛、柱头虫等海洋动物发光;所述的细菌发光,其包括但不仅限于发光异短杆菌、明亮发光杆菌、鳆发光杆菌、羽田希瓦氏菌、海氏交替单胞菌、哈维氏弧菌、美丽弧菌生物型i、费氏弧菌、火神弧菌、东方弧菌、地中海弧菌、易北河弧菌、霍乱弧菌、青海弧菌等细菌发光;所述的萤火虫发光,其包括但不仅限于荧光素生物发光、二氧环丁烷类生物发光。

在本发明中,所述光活化生成的/可光致发光的发光团其前体称为可光活化发光团,其指的是能够通过光反应后结构发生改变,从而产生发光现象的化学基团。

在本发明中,所述热活化生成的/可热致发光的发光团其前体称为可热活化发光团,其指的是能够通过热反应后结构发生改变,从而产生发光现象的化学基团。

在本发明中,所述电活化生成的/可电致发光的发光团其前体称为可电活化发光团,其指的是能够通过电化学反应后结构发生改变或电荷/空穴结合或电激发等,从而产生发光现象的化学基团。其可以举例如下,但本发明不仅限于此:

在本发明中,所述可电活化发光团还包括有机发光二极管和无机发光二极管。其中,所述的有机发光二极管,其包括但不仅限于有机小分子发光二极管和有机高分子发光二极管;其中有机小分子发光二极管中的电子传输层材料可选自包括但不仅限于萤光染料化合物,如alq、znq、gaq、bebq、balq、dpvbi、znspb、pbd、oxd、bbot等;而空穴传输层的材料选自包括但不仅限于芳香胺萤光化合物,如tpd、tdata等有机材料。有机高分子发光二极管包括但不仅限于:聚对苯撑乙烯类、聚对苯撑乙炔类、聚对苯撑类、聚乙炔类、聚咔唑类、聚芴类、聚噻吩类等有机电致发光材料。其中,所述的无机发光二极管材料,其包括但不仅限于:砷化镓发光二极管、磷化镓发光二极管、碳化硅发光二极管、氮化镓发光二极管、硒化锌发光二极管、磷砷化镓发光二极管、砷化铝发光二极管。

在本发明中,所述磁活化生成的/可磁致发光的发光团及其前体称为磁活化发光团,其指的是能够通过磁反应后结构发生改变,从而产生发光现象的化学基团。

在本发明中,所述可生成发光团的前体,其也可以是合适的发光基元和淬灭基元组成的共价和/或非共价复合物,其在合适化学、生物、光、热、电、磁等作用之前,处于淬灭状态,在合适化学、生物、光、热、电、磁等作用下实现活化,由发光基元产生发光,所述的发光基元可以是上述任意合适的可以在合适波长的光激发下产生发光的实体。

需要说明的是同一种发光团,其可以同时存在一种或多种活化发光过程,如二氧杂环丁烷发光体系、过氧化草酸酯发光体系、荧光素发光体系,其同时存在化学活化发光过程和生物活化发光过程。

在本发明中,所述淬灭团指的是非荧光性能量受体,其也可以选自预先存在的或活化生成的。可以作为预先存在的淬灭团能量受体的基团包括但不仅限于:npi、nbd、dabcyl、bhq、atto、eclipse、mgb、qxl、qsy、cy、lowablack、irdye等为基本骨架的淬灭染料及其淬灭染料的衍生物,具体而言,可以列举如下:

att0540q(商标名)、att0580q(商标名)、att0612q(商标名)、eclipse(商标名)、mgb(商标名)、qxl490(商标名)、qxl520(商标名)、qxl570(商标名)、qxl610(商标名)、qxl670(商标名)、qxl680(商标名)、cy5q(商标名)、cy7q(商标名)、lowablackfq(商标名)、lowablackrq(商标名)、irdyeqc-1(商标名)。

在本发明中,所述具有聚集荧光淬灭性质的荧光团,其包括但不仅限于三苯胺类荧光团、稠环类荧光团、并苯酰亚胺类荧光团、红荧烯类荧光团、卟啉类荧光团、酞菁类荧光团等,具体而言,可以列举如下:

在本发明中,淬灭团也可以选自部分具有力敏特性的力敏基元/力敏团在机械力作用外的其他作用下活化生成的具有荧光淬灭性能的结构。

在本发明中,合适的可活化生成的荧光团、发光团、淬灭团,其可以具有两种或两种以上的活化方法,不同的活化方法可以独立使用、同时使用或者次序性地使用,不同的活化方法甚至可以产生不同的活化效果。

在本发明中,能够通过机械力以外的其他作用如化学、生物、光热、热、电、磁等其中的一种或多种的活化作用而生成荧光团和/或淬灭团的具有力敏特性的力敏基元/力敏团主要选自自由基型结构、五元环结构、六元环结构、环丁烷结构、单杂环丁烷结构、二氧环丁烷结构、二氮环丁烷结构、环丁烯结构、da结构、杂da结构、光控da结构、[4+4]环加成结构、金属-配体结构。能够通过机械力以外的其他作用如化学、生物、光热、热、电、磁等其中的一种或多种的活化作用而生成发光团的具有力敏特性的力敏基元/力敏团主要选自二氧杂环丁烷类结构。所述的结构可以通过小分子形式、单链连接形式或基元结构无法受力的多链连接形式连接于聚合物链上,使得所述结构无法受力活化;或者即使可以受力活化,但通过调控力的大小使得机械力小于其活化力而导致其无法活化。本领域技术人员可以根据本发明的逻辑和思路合理地实现。这些丰富的选择性也体现了本发明的优势。

在本发明中,为了获得预期的力致响应性能,所述的基于能量转移组合物的非共价单力敏团在满足能量供体的发射光谱和能量受体的吸收光谱要有部分的重叠以及能量供体和能量受体需要足够靠近之外,所述的能量供体与能量受体还必须以适当的方式排列,其转移偶极取向优选接近平行。

所述的复合力敏团由上述共价和/或非共价力敏基元/单力敏团中的一个或多个进行栓系和/或结合而成,其包括但不仅限于栓系结构、门控结构、平行结构、串联结构、以及栓系、门控、平行、串联中的两个或多个及其与力敏基元/单力敏团进行多元组合而成的多元复合结构。所述复合力敏团因此可以是共价复合力敏团、非共价复合力敏团、共价-非共价复合力敏团。复合力敏团的灵活性和多样性为本发明提供了灵活多样的聚合物设计和丰富的力致响应性。

在本发明中,所述的栓系复合力敏团,其通过任意合适的一个上述共价或非共价力敏基元/单力敏团模块与任意合适的一个或多个连接基结合而成,其中,通过所述连接基将所述力敏基元/单力敏团模块栓系起来,在所述力敏基元/单力敏团活化后,栓系的连接基可以阻止(至少暂时)聚合物链发生因为断链型力敏基元/单力敏团活化所产生的断链或活化的非断链型力敏基元/单力敏团继续受力而发生断链。栓系结构的复合力敏团特别有利于阻止,至少是暂时阻止或减缓高分子链因为力敏团活化而产生断链,这对既获得力致响应性又保护高分子不产生断链性破坏极其重要。一个典型的栓系力敏团结构通式如下式所示,但本发明不仅限于此。

其中,为力敏基元/单力敏团;为连接基,其可以选自小分子和大分子连接基;为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接。

在本发明中,栓系连接基可以由普通共价键、动态共价键、超分子作用中的至少一种形成。力敏模块可以由具有动态共价特征的断链型共价力敏基元/单力敏团、断链型非动态的共价力敏基元/单力敏团、断链型非共价力敏基元/单力敏团。当力敏模块为断链型非动态的共价力敏基元/单力敏团,而栓系连接基由普通共价键形成时,所述栓系结构为非动态非断链型栓系复合力敏团。当仅有力敏模块具有动态共价特征或非共价特征时,而栓系连接基由普通共价键形成时,所述栓系结构为动态非断链型栓系复合力敏团。当力敏模块具有动态共价特征或非共价特征,而栓系连接基由动态共价键和/或超分子作用形成时,所述栓系结构为动态断链型栓系复合力敏团。当力敏模块为断链型非动态的共价力敏基元/单力敏团,而栓系连接基由动态共价键和/或超分子作用形成时,所述栓系结构为部分动态断链型栓系复合力敏团。当栓系连接基仅由普通共价键形成时,栓系连接基结构最稳定,最能够抵挡被栓系的力敏基元/单力敏团活化后聚合物链的完全断链。不管力敏模块是否为动态型,一旦栓系连接基含有动态共价键和/或超分子作用,则最终活化后可以利用动态共价键和/或超分子作用实现动态共价键和/或超分子作用的性能,具有动态性。

在本发明的实施方式中,栓系复合力敏团优选对断链型的均裂、异裂、逆环化以及非共价力敏基元/单力敏团进行栓系。

在本发明的实施方式中,用于栓系的均裂机理力敏基元/单力敏团优选双硫/多硫系列、双硒/多硒系列、双芳基呋喃酮系列、双芳基环酮系列、双芳基环戊烯二酮系列、双芳基色烯系列、芳基联咪唑系列、芳基乙烷系列、二氰基四芳基乙烷系列、芳基频哪醇系列、链转移系列、环己二烯酮系列、四氰基乙烷系列、氰基酰基乙烷系列、金刚烷取代乙烷系列、联芴系列、烯丙基硫醚系列、硫代/硒代酯系列中的可逆自由基结构。

在本发明的实施方式中,用于栓系的异裂机理力敏基元/单力敏团优选三芳基锍盐系列中的结构。

在本发明的实施方式中,用于栓系的逆环化机理力敏基元/单力敏团优选环丁烷系列、二氧环丁烷系列、da系列、杂da系列、[4+4]环加成系列中的结构。

在本发明的实施方式中,用于栓系的非共价力敏基元/单力敏团优选铂炔配位基、氮杂卡宾与银/铜/金/钌配位基、硼氮配位基、钯磷配位基、钌的配位基、二茂铁、二茂钴。

在本发明的实施方式中,用于栓系的连接基优选烃基、含有杂原子的烃基、聚酯基、聚乙二醇基。

在本发明的实施方式中,一些优选的栓系复合力敏团结构通式如下,但本发明不仅限于此。

其中,选自:

其中,选自:

其中,为连有n个的芳香族环;其中,所述芳香族环的环结构选自单环结构、多环结构、螺环结构、稠环结构、桥环结构、嵌套环结构;所述环的成环原子数没有特别限制;所述芳香族环的成环原子选自但不仅限于碳原子、氮原子、氧原子、硫原子、硼原子、膦原子、硅原子,成环原子上所连的氢原子被任意合适取代原子、取代基取代或不取代;其中,所述取代原子或取代基没有特别限制,选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种。不同位置的的结构相同或不同;如无特别注明,下文中出现的为同样的含义,不再重复说明;其中,为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接;为连接基,其可以选自小分子和大分子连接基,不同位置的连接基可以相同或不同;n为的数量。

在本发明的实施方式中,一些优选的栓系复合力敏团举例如下,但本发明不仅限于此,本领域技术人员可以根据本发明的指导灵活地获得更多的结构。

其中,为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接,优选通过醚键、酯基、苯氧基、酰胺键、氨基甲酸酯键、叔胺基、三唑基、双键与聚合物链连接;r选自包括但不仅限于氢原子、烃基。

在本发明中,所述的门控复合力敏团,其通过任意合适的两个或者多个共价或非共价力敏基元/单力敏团模块结合而成,其可以发生次序性活化,且只有其中作为门控的模块活化后作为底物的模块才可以活化。在只有两个模块组合而成的门控复合力敏团中,一个模块为门控,另一个门控为底物。在含有三个模块组合而成的门控复合力敏团中,其中有一个模块既是前序活化模块的底物又是后序活化模块的门控。当门控复合力敏团中含有四个及其以上模块时,以n代表总的模块数量,则既是前序活化模块的底物又是后序活化模块的门控的模块数量为n-2。当门控模块的活化力高于底物模块时,一旦门控模块力活化,底物模块将随之立即活化,一方面门控模块保护了底物模块,另一方面门控模块间接提高了底物模块的活化力,有利于底物模块在聚合物受到更高的外力作用下发挥作用,对应力示警等功能意义特别突出。当门控模块的活化力低于底物模块时,门控活化后底物并不随之立即活化,底物必须在外力升高达到其活化力阈值后才发生活化;一方面可以通过阶梯式的活化获得次序性的力致响应,不同的响应可以给出不同的效果,例如应力示警等;另一方面,当一条聚合物链含有多个所述门控复合力敏团时,只有当可以活化的门控全部活化后才会开始活化底物,从而产生阶梯式的多次活化,除次序性的力致响应外,还有利于多层次保护聚合物并提高其韧性。当门控模块的活化力等于底物模块时,门控活化后底物也将随之快速活化,虽然门控无法有效保护底物,也无法产生阶梯式活化,但多个模块的次序性活化也可以产生多重相同或不相同的力致响应,对提高聚合物的韧性也具有积极的作用。一个典型的门控复合力敏团的结构通式如下式所示,但本发明不仅限于此。

其中,为力敏基元/单力敏团,p为既是前序活化模块的底物又是后序活化模块的门控的模块数量;为连接基,其可以选自小分子和大分子连接基,不同位置的连接基可以相同或不同;为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接。

在本发明中,门控模块可以选自断链型和非断链型。底物模块也可以是断链型或非断链型。不管门控模块和底物模块是否为断链型,必须保证门控模块先于底物模块受力活化。所述断链型门控模块,其包括具有动态共价特征的断链型共价力敏基元/单力敏团、断链型非动态的共价力敏基元/单力敏团、断链型非共价力敏基元/单力敏团。当门控模块和底物模块均选自具有动态共价特征的断链型共价力敏基元/单力敏团、断链型非共价力敏基元/单力敏团中任一种时,所述门控复合力敏团具有完全动态性;但若只有一种模块选自具有动态共价特征的断链型共价力敏基元/单力敏团、断链型非共价力敏基元/单力敏团中任一种时,所述门控复合力敏团仅具有部分动态性。

在本发明中,所述门控复合力敏团中的连接基,其可选自由普通共价键、动态共价键、超分子作用的一种或多种形成的小分子或大分子连接基。其中,由普通共价键形成的连接基,方便对底物模块进行力活化。由动态共价键和/或超分子作用形成的连接基,其具有动态性。

在本发明的实施方式中,所述的门控复合力敏团中的优选门控力敏基元/单力敏团为断链型,包括但不仅限于均裂、异裂、逆环化以及非共价力敏基元/单力敏团;底物力敏基元/单力敏团可以是任意合适的力敏基元/单力敏团,优选均裂、异裂、逆环化、电环化、弯曲活化以及非共价力敏基元/单力敏团。

在本发明的实施方式中,优选的门控基元/基团包括但不仅限于双硫键、双硒键、双芳基呋喃酮基、双芳基环酮基、双芳基环戊烯二酮基、双芳基色烯基、芳基联咪唑基、芳基乙烷基、二氰基四芳基乙烷基、芳基频哪醇基、烷氧基胺基、烷硫基胺基、环己二烯酮基、四氰基乙烷基、氰基酰基乙烷基、金刚烷取代乙烷基、联芴基、烯丙基硫醚基、硫代酯基、硒代酯基、环丁烷基、二氧环丁烷基、da环化基、杂da环化基、[4+4]环化基、铂炔配位基、氮杂卡宾与银/铜/金/钌配位基、硼氮配位基、钯磷配位基、钌的配位基、二茂铁、二茂钴。

在本发明的实施方式中,优选的底物基元/基团包括但不仅限于双硫键、双硒键、双芳基呋喃酮基、双芳基环酮基、双芳基环戊烯二酮基、双芳基色烯基、芳基联咪唑基、芳基乙烷基、二氰基四芳基乙烷基、芳基频哪醇基、烷氧基胺基、烷硫基胺基、环己二烯酮基、四氰基乙烷基、氰基酰基乙烷基、金刚烷取代乙烷基、联芴基、烯丙基硫醚基、硫代酯基、硒代酯基、环丁烷基、二氧环丁烷基、da环化基、杂da环化基、[4+4]环化基、铂炔配位基、氮杂卡宾与银/铜/金/钌配位基、硼氮配位基、钯磷配位基、钌的配位基、二茂铁、二茂钴、六元环、五元环、环丙烷基、环氧乙烷基。

在本发明的实施方式中,一些优选的门控复合力敏团举例如下,但本发明不仅限于此,本领域技术人员可以根据本发明的指导灵活地获得更多的结构。

其中,为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接,优选通过醚键、酯基、苯氧基、酰胺键、氨基甲酸酯键、叔胺基、三唑基、双键与聚合物链连接;r1为氢、羟基、保护性基团,r2为氢、卤素,r3为氢、荧光团。

在本发明中,平行复合力敏团,其通过任意合适的两个或多个合适的力敏基元/单力敏团模块以平行连接的方式结合而成,其中所有的力敏基元/力敏团模块能够同时受力。其中,平行的力敏基元/单力敏团模块可以相同也可以不同;当相同时,一个平行复合力敏团所需的活化力相当于两个或多个单力敏团所需的活化力,而且各个力敏基元/单力敏团模块会一般会被同时活化;当不相同时,若各个力敏团的活化力不同,则不同力敏基元/单力敏团模块可能会不同时活化。一个典型的平行复合力敏团的结构通式如下式所示,但本发明不仅限于此。

其中,为力敏基元/单力敏团,m为并联的力敏基元/单力敏团的数量,不同位置的力敏基元/单力敏团可以相同或不同;r、为连接基,可以选自小分子和大分子连接基,不同位置的连接基可以相同或不同;为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接。

在本发明中,所述的平行复合力敏团中的力敏模块可以选自断链型和非断链型。当任何一个力敏模块为动态断链型结构时,方便提供动态性。当所有平行力敏模块均选自具有动态共价特征的共价力敏团基元/单力敏团和非共价力敏团基元/单力敏团时,所述平行复合力敏团为动态断链型复合力敏团。当任意一个力敏模块为非动态的共价力敏基元/单力敏团且其连接基为普通共价键结构时,所述平行复合力敏团为非断链型复合力敏团或断链型非动态复合力敏团。

在本发明中,所述的平行复合力敏团中的连接基可以选自由普通共价键、动态共价键、超分子作用的一种或多种形成的小分子或大分子连接基。其中,由普通共价键形成的连接基,方便对力敏模块进行力活化;由动态共价键和/或超分子作用形成的连接基,其具有动态性。

在本发明的实施方式中,一些优选的平行复合力敏团举例如下,但本发明不仅限于此,本领域技术人员可以根据本发明的指导灵活地获得更多的结构。

其中,为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接,优选通过醚键、酯基、苯氧基、酰胺键、氨基甲酸酯键、叔胺基、三唑基、双键与聚合物链连接。在本发明中,平行力敏团所需的活化力是各个平行单元的加和,但是当各个单元不是同时发生活化时则不是加和效应。平行力敏团为材料的力致响应和吸能提供了更加丰富的性能和选择,特别是力敏团的综合力学强度可以得到提升。

在本发明中,串联复合力敏团,其通过任意合适的两个或多个合适的力敏基元/单力敏团模块以串联连接的方式结合而成,任意相邻的两个力敏基元/单力敏团模块之间的串联连接基同时也是所述相邻的两个串联的力敏基元/单力敏团模块中任何一个的一部分,是任何一个所串联的力敏基元/力敏团模块实现力响应性/效果所不可或缺的一部分,而且在合适的机械力作用下各个所串联的力敏基元/单力敏团模块均能够活化。一个典型的串联复合力敏团的结构通式如下式所示,但本发明不仅限于此。

其中,为力敏基元/单力敏团,不同位置的力敏基元/单力敏团可以相同或不同;r、l为连接基,其可以选自小分子和大分子连接基,不同位置的连接基可以相同或不同;n、m为串联的力敏基元/单力敏团的数量;为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接。

在本发明中,所述串联复合力敏团中的力敏模块可以选自断链型和非断链型。当其中任何一个力敏模块为具有动态共价特征的共价力敏基元/单力敏团或非共价力敏基元/单力敏团时,所述的串联复合力敏团为动态断链型复合力敏团。当其中所有的力敏模块均为非动态的共价力敏基元/单力敏团时,所述的串联复合力敏团为非断链型复合力敏团或断链型非动态复合力敏团。

在本发明中,所述串联复合力敏团中的连接基可选自由普通共价键、动态共价键、超分子作用的一种或多种形成的小分子或大分子连接基。优选由普通共价键形成的连接基,方便对力敏模块进行力活化。

在本发明的实施方式中,所述的串联复合力敏团中力敏基元/单力敏团为非断链型模块,优选六元环单元、五元环单元参与结合而成。在本发明的实施方式中,一些优选的串联复合力敏团举例如下,但本发明不仅限于此,本领域技术人员可以根据本发明的指导灵活地获得更多的结构。

其中,为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接,优选通过醚键、酯基、苯氧基、酰胺键、氨基甲酸酯键、叔胺基、三唑基、双键与聚合物链连接;r1、r2为任意合适的基团/原子,优选烃基和氢原子。上述基于六元环和五元环的串联复合力敏团特别适合于获得多级力致变色/荧光响应,通过多级变色和混合色/荧光可以感应不同应力作用并获得协同效应,对于获得多功能的力致响应和吸能具有重要意义。

本发明中,栓系、门控、平行、串联中的任何一个或多个还可以与任意合适的一个或多个力敏基元和/或单力敏团和/或连接基模块进行再结合,或者栓系、门控、平行、串联中的任意合适的两个或多个模块进行再结合,从而获得多元复合力敏团。例如,对门控复合力敏团进行栓系而获得栓系的门控多元力敏团、栓系复合力敏团与单力敏团模块结合成平行多元复合力敏团、门控复合力敏团与单力敏团模块结合成多级门控多元复合力敏团、两个或多个串联复合力敏团结合成平行多元复合力敏团、串联复合力敏团与栓系复合力敏团结合成栓系的平行多元复合力敏团、门控复合力敏团与串联复合力敏团结合成门控多元复合力敏团、并联复合力敏团与串联复合力敏团结合成串联多元力敏团、对串联多元力敏团继续栓系而获得多元力敏团,等等。本领域技术人员可以根据本发明的指导,进行合理的组合,制备出多种多样结构和性能优异的多元复合力敏团。一些示例的多元复合力敏团结构通式举例如下,但本发明不仅限于此。

其中,为力敏基元/单力敏团,不同位置的力敏基元/单力敏团可以相同或不同;为连接基,其可以选自小分子和大分子连接基,不同位置的连接基可以相同或不同;n、m、q为串联/并联的力敏基元/单力敏团/复合力敏团/多元复合力敏团的数量,p为既是前序活化模块的底物又是后序活化模块的门控的模块数量;为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接。

在本发明中,所述多元复合力敏团中的力敏模块可以选自断链型和非断链型。当其中所有的力敏模块均为非动态的共价力敏基元/单力敏团时,所述的多元复合力敏团为非断链型复合力敏团或断链型非动态复合力敏团。当其中任何一个力敏模块为具有动态共价特征的共价力敏基元/单力敏团或非共价力敏基元/单力敏团时,所述的多元复合力敏团为动态断链型复合力敏团,其具有一定的动态性,也方便提供动态性。

在本发明中,所述多元复合力敏团中的连接基可选自由普通共价键、动态共价键、超分子作用的一种或多种形成的小分子或大分子连接基。优选由普通共价键形成的连接基,方便对力敏模块进行力活化。

在本发明中,动态断链型多元复合力敏团必须符合动态和断链的特征,非动态断链型多元复合力敏团只要不符合动态或断链特征之一即可。

在本发明的实施方式中,多元复合力敏团中,优选所述的栓系复合力敏团力敏基元/单力敏团为断链型,包括但不仅限于均裂、异裂、逆环化力敏基元/单力敏团;优选所述的门控复合力敏团中的门控力敏基元/单力敏团为断链型,包括但不仅限于均裂、异裂、逆环化力敏基元/单力敏团;优选所述的串联复合力敏团中力敏基元/单力敏团为非断链型模块。在本发明的实施方式中,一些优选的多元复合力敏团举例如下,但本发明不仅限于此,本领域技术人员可以根据本发明的指导灵活地获得更多的结构。

其中,为与任意合适聚合物链/基团/原子的连接,优选通过醚键、酯基、苯氧基、酰胺键、氨基甲酸酯键、叔胺基、三唑基、双键与聚合物链连接;r为任意合适的基团/原子,优选烃基、甲氧基和酯基;r1为氢、羟基、保护性基团,r2为氢、卤素,r3为氢、荧光团。多元复合力敏团通过融合多元/多级复合/单力敏团/力敏基元,有利于通过一个力敏团获得多级/多重响应,最大限度地利用力致响应并支持吸能作用。

在本发明中,典型的具有动态共价特征的共价单力敏团包括但不仅限于:双硫/多硫系列、双硒/多硒系列、双芳基呋喃酮系列、双芳基环酮系列、双芳基环戊烯二酮系列、双芳基色烯系列、芳基联咪唑系列、芳基乙烷系列、二氰基四芳基乙烷系列、芳基频哪醇系列、链转移系列、环己二烯酮系列、四氰基乙烷系列、氰基酰基乙烷系列、联芴系列、烯丙基硫醚系列、硫代/硒代酯系列、环丁烷系列、单杂环丁烷系列、二氮环丁烷系列、da系列、杂da系列、光控da系列、[4+4]环加成系列的共价单力敏团。所述的具有动态共价特征的共价单力敏团具有可逆的力致活化特性,也即所述力敏团在实现力致活化后,可通过其可逆断裂、交换或重组等形式,重新形成所述力敏团,赋予力致响应性聚合物可循环/可重复的力致活化特点以及自修复和/或自增强性能。

在本发明中,典型的非断链型共价单力敏团包括但不仅限于:三芳基锍盐系列、六元环系列、五元环系列、三元环系列的共价单力敏团。所述的非断链型共价单力敏团,其在力致活化过程中不会引起聚合物链断裂,能够很好地维持聚合物的结构稳定性,避免力致活化引起共价交联度以及力学强度和模量的下降。

在本发明中,典型的断链型非动态共价特征的共价单力敏团包括但不仅限于:过氧化物系列、偶氮腈系列、邻苯二甲醛系列、磺酸基系列、二氧环丁烷系列、双亚硝酸盐系列共价单力敏团。所述的断链型非动态共价特征的共价单力敏团,其在力致活化过程中会引起聚合物链的断裂,便于获得力致降解作用,而且力致响应过程中,聚合物的总交联度会下降,有利于加速聚合物中所含的其他力敏团的活化。

在本发明中所述的非共价单力敏团由非共价作用形成,其所具有的非共价动态性赋予所述非共价单力敏团可逆的力致活化特性,表现出可循环/可重复的力致活化特点。

在本发明中,如非特别说明,当力敏团同时也具有动态共价键的性质时,该力敏团既不视为非动态共价键,也不视为普通动态共价键。如非特别说明,本发明中的非共价力敏团仅视为力敏团,且当存在非共价作用时该非共价作用特指除非共价力敏团以外的非共价作用。

在本发明的实施方式中,在同一个聚合物分子/网络中可以存在一个或多个相同或不同的所述的力敏团;同一种聚合物(组成)中不同的聚合物分子/网络可以含有相同或不同的力敏团。本发明中,当使用至少两种力敏团时,可以根据需要进行合理的设计、选择和调控,获得多样性和/或协同性和/或正交性和/或次序性的力响应性能/效果,包括不同活化的力敏团之间的相互反应、能量转移等效果,这也是本发明的优势;优选使用不同基元结构的不同类力敏团,更优选不同系列的力敏团,以便更好地进行性能调控,可以最大限度地满足各种力致响应和吸能等性能和使用的要求。

在本发明中,所述的力致响应性聚合物中所含的力敏团,其除存在于交联聚合物网络骨架上外,还可选地存在于侧链骨架。在本发明中,也不排除所述力敏团可以位于聚合物链的侧基和端基中,但对于共价力敏团而言,由于在侧基和端基中无法受力,因此其无法实现力致响应。但是本发明中无法被力致活化的力敏团也有助于在其他合适条件下进行合适的反应和/或响应。在任意两个交联点之间的力敏团的数量与其占所有键的比例没有特别限制,可以是一个或者多个,优选仅含有一个。需要说明的是,当力敏团位于非共价交联网络骨架链时,其力敏团的活化力大小可以高于非共价作用强度,也可以低于非共价作用强度。当力敏团的活化力高于非共价作用强度时,有利于力传导,力敏团优先发生力致活化,可获得预期的力致响应效果与吸能作用。当力敏团的活化力低于非共价作用强度时,该力敏团无法被激活,吸能材料可通过非共价动态性获得一定的吸能作用,此外还可以产生许多有益效果,例如检验材料的强度、非共价作用的强度等。

在本发明中,所述的共价力敏团和普通共价键的键能/断裂能存在较大差异,普通共价键对力没有选择性,只有当结构出现较大损伤或完全破坏后才能获得部分的吸能作用,而共价力敏团则键能/断裂能相对较低,对力具有选择性优先断裂、消除、成键、异构化等化学变化,可在保持吸能材料较高结构完整性的同时通过力致活化获得吸能作用;力致响应性聚合物中的非共价力敏团作为基于非共价作用形成的力敏团,其在机械力作用下也可发生解离与重组,甚至其大部分非共价力敏团的活化力比共价力敏团更低,容易实现对外界冲击能量的损耗、分散与吸收,获得吸能作用。

在本发明中,力敏团在力致活化后伴随产生的特异性化学和/或物理信号改变以及生成新基团/新物质等,还可以实现对吸能材料受力、形变以及结构损伤进行警示、监控、检测等,实时反馈出吸能材料吸收能量/冲击力的位置、大小以及受冲击情况等信息,便于后期的干预与优化,以提供更安全有效的吸能防护性能。

在本发明中,除力致变色、力致荧光/磷光变化、力致发光等可以直接进行应力感应和破坏警示外,还可以具有离子释放、力致催化、力致自由基引发聚合、力致自修复、力致交联、力致接枝等作用。例如,当使用具有动态共价特征和/或非共价作用的力敏基元/单力敏团时,力活化后除具有一定的自修复性能外,还可以具有形状记忆、塑性、可形成新交联等功能或作用,具有丰富的性能和用途;含有螺噻喃结构的力敏团在力活化后可以与聚合物上含有的反应性基团或由其前体在特定条件下生成的反应性基团,比如马来酰亚胺或其前体如可热解和/或力活化的da结构等,发生接枝、交联等反应,从而起到功能化或力致自修复或力致交联/增强等;通过均裂机理的力敏基元/单力敏团,其特定结构活化后可以引发自由基聚合或交联,从而改变聚合物体系的结构;通过超分子复合体结构,特别是配位结构,可以力活化产生催化剂,催化有机反应和聚合或交联等反应,增强发光、荧光、提供自修复作用、发生力致交联等,例如力致产生grubb’s催化剂,催化烯烃复分解反应从而产生聚合或交联;各种环丁烷结构的力敏团力致活化后可以发生光致关环反应、自由基聚合/交联反应、点击化学反应等,从而达到自修复、力致增强等功能;特定的含环氧基结构的力敏团活化产生叶立德结构,再与氰基反应而功能化、接枝或交联,达到改性或交联的作用。本发明所能获得的性能还远不止这些,本领域技术人员可以根据本发明提出的力敏团和聚合物结构,很好地理解所能获得的性能。

在本发明中,力致响应性聚合物中含有一种或多种力敏团。当力致响应性聚合物中仅含有一种力敏团时,聚合物结构相对简单,方便制备,且力致响应过程和吸能过程更可控;当力致响应性聚合物中含有至少两种力敏团时,可以根据需要进行合理的设计和组合使用两种或两种以上的力敏团,获得多样性和/或协同性和/或正交性和/或次序性的力响应性/效果等;优选使用不同基元结构的不同种力敏团,以便更好地进行性能调控,可以最大限度地满足各种力致响应性能和使用的要求。其中,所述的正交性,指的是所述多种力敏团之间的力致活化过程相互不影响;所述的协同性,指的是所述不同的力敏团中的一种或多种的力致活化过程会触发/促进其他力敏团的力致活化过程,并产生比各自力致响应性线性叠加更大的效果;所述的次序性,指的是不同的力敏团之间的力致活化大小、作用形式、及其所处交联网络中的位置、交联度等存在差异,在不同的力作用下表现出顺序性的力致响应。在本发明中,通过选择合适的不同力敏团,还可以获得不同的力敏团活化产物之间的相互反应,达到网络内和/或网络间反应等效果。在本发明中,还可以通过不同的网络结构、不同的力敏团所在的位置、不同的力敏团的选择等,达到网络间的门控、相互感应等功能。

在本发明中,当力致响应性聚合物中含有至少两种力敏团时,优选以下力敏团组合:至少两种基于均裂机理的共价力敏团,所述力敏团具有显著的力响应性,包括但不限于变色、引发自由基聚合、抗氧化、提高导电性,方便制备出力致响应性能丰富可调、吸能效果可控的吸能材料;基于均裂机理的共价力敏团和基于逆环化机理的共价力敏团,所述力敏团均为断链型共价力敏团,任何一种所述的力敏团力致活化后都会引起共价交联度的降低,在获得力致响应性的同时改变聚合物网络结构,自不同组中选择合适的力敏团还能够获得次序性的力致活化过程以及活化产物之间的相互反应,获得协同的力致响应效果,体现出优良的吸能特性;基于均裂机理的共价力敏团和基于电环化机理的共价力敏团,前者为断链型共价力敏团,后者为非断链型共价力敏团,通过各自的活化信号差异,更易于获得次序性的、多重的力致变色效果,方便实现吸能效果的可视化检验;基于逆环化机理的共价力敏团和基于电环化机理的共价力敏团,前者为断链型共价力敏团而且其力致活化产物具有丰富的反应性,方便进行力致交联,而后者为非断链型共价力敏团且其力致活化产物具有丰富的颜色、光谱吸收、荧光发射等性质变化以及具有良好的反应性,组合使用所述力敏团,可使聚合物具有更好的机械力感应功能,而且也易于获得正交的和/或协同的力致活化效果,获得优良的吸能特性;两种基于逆环化机理的共价力敏团,基于所述力敏团丰富的力致变色、力致发光等性质的变化,可制备出具有丰富颜色变化和发光性质的力致响应性聚合物,方便对吸能效果的可视化检验以及对吸能材料结构的后期优化,以提供更好的吸能防护作用;两种基于电环化机理的共价力敏团,组合使用所述力敏团可方便制备出具有丰富力致变色性能的聚合物,而且能够产生丰富的活性基团,方便进行力致交联和力致增强,所述力敏团全部活化后,也不会引起其交联结构的破坏,即不会引起聚合物断链,有利于保持聚合物的结构稳定与力学强度,提供更好的吸能防护作用;两种非共价力敏团,组合使用所述力敏团可方便制备具有丰富力致变色、力致荧光/磷光变化的聚合物,方便可视化地感应材料受力、形变以及吸收能量的大小,同时基于其丰富的可视化力致响应效果,有利于对吸能材料进行后期优化和改进,以提供更佳的吸能作用;至少一种非共价力敏团和至少一种共价力敏团,通过将共价力敏团和非共价力敏团进行混合使用,方便制备出具有力致催化、力致荧光、力致增强、力致增韧、力致变色等多种响应性为一体的聚合物,使其吸能效果和力致响应性能更加多样化。

在本发明中,除上述的基于能量转移组合物的非共价力敏团外,特定的力敏团以及聚合物结构和力活化作用还可以导致发生力致能量转移作用。这里所述“能量转移”,也是特指光子能量从能量供体向能量受体的转移。但这里的能量供体和能量受体中的至少一种必须是通过力致活化直接和/或间接产生的。所以可以视为一种力致“间接”能量转移作用,先有力致活化直接和/或间接产生能量供体和/或受体,后有能量转移作用。

在本发明中,产生力致能量转移的能量供体和能量受体的组合,可以包括但不仅限于以下的情况:力致直接生成的能量供体与其他非力致来源的能量受体的组合、力致直接生成的能量供体与力致直接生成的能量受体的组合、力致直接生成的能量供体与力致间接生成的能量受体的组合、力致间接生成的能量供体与其他非力致来源的能量受体的组合、力致间接生成的能量供体与力致直接生成的能量受体的组合、力致间接生成的能量供体与力致间接生成的能量受体的组合、其他非力致来源的能量供体与力致直接生成的能量受体的组合、其他非力致来源的能量供体与力致间接生成的能量受体的组合。此外,本发明也不排除一个合适的力敏团在合适条件下的活化可以同时直接和间接生成能量供体或能量受体或者同时生成能量供体和能量受体。而且,其中,当同一个聚合物中含有多种能量供体和多种能量受体时,其中的能量供体和能量受体均可以有多于一个的来源。其中,所述的其他非力致来源指的是所述能量供体/能量受体除所述力致活化直接和/或间接生成外,还可以包括但不仅限于预先存在的、光活化生成的、热活化生成的、电活化生成的、化学活化生成的、生物活化生成的、磁活化生成的。

此外,在本发明的实施方式中,所述的聚合物中除具有力致能量转移外,还可以发生其他形式的能量转移,也即其他非力致来源的能量供体和其他来源的能量受体之间的能量转移。在本发明的实施方式中,除力敏团力致活化直接生成的能量供体和能量受体必须在聚合物链上外,力敏团力致活化间接生成的以及其他非力致来源的能量供体和能量受体均可以在聚合物链上,也可以不在聚合物链上,优选在聚合物链上;优选能量供体和能量受体之间的距离不大于10nm,进一步优选在同一聚合物链上,更进一步优选在同一聚合物链上且距离不大于10nm。在本发明中,通过设计、选择和调节力致和其他非力致来源的能量供体/能量给体的种类、数量、组合等,可以有机地调控包括力致能量转移在内的能量转移,获得优异的多样性的能量转移性能和广泛的用途。

在本发明中,力致能量转移中的能量供体和能量受体可以不相同或相同,优选不相同。当能量供体和受体相同时,供体和受体必须至少有一个具有多种激发波长和/或发射波长。

在本发明中,所述力致能量转移可以是仅有一级,也可以是多级。当所述力致能量转移聚合物中含有多个荧光团/发光团(前体)时,在合适的能量转移条件下,就能够形成多级能量转移,即第一级能量供体所发出的荧光/冷发光波长作为第一级能量受体的荧光激发波长,第一级能量受体受激发后所发出的荧光波长作为第二级能量受体的荧光激发波长,第二级能量受体受激发后所发出的荧光波长作为第三级能量受体的荧光激发波长,等等,由此实现多级能量转移的现象。只有一级转移时,能量转移可以是荧光淬灭;多级转移时,最后一级的能量转移可以是荧光淬灭。

在本发明中,所述荧光团可以选自包括但不仅限于有机荧光团、有机金属荧光团、有机元素荧光团、生物荧光团、无机荧光团,其可以选自但不仅限于共价基团和非共价复合体、自组装体、组合物、聚集体及其组合形式。所述荧光团除可以是力致活化生成的以外,还可以选自但不仅限于预先存在的、化学活化生成的、生物活化生成的、光活化生成的、热活化生成的、电活化生成的、磁活化生成的。在本发明的实施方式中,所述的预先存在的、化学活化生成的、生物活化生成的、光活化生成的、热活化生成的、电活化生成的、磁活化生成的荧光团与前述的基于能量转移组合物的非共价力敏团中的荧光团一致,这里就不在赘述。

在本发明中,所述力致活化生成的荧光团,其指的是由其前体在机械力的作用下结构发生改变而生成的荧光的激发波长和/或发射波长发生变化的具有荧光性的实体,其前体可称为荧光力敏团。所述荧光力敏团在力致活化前可以发荧光或不发荧光,但活化后可以发荧光。其中,所述荧光力敏团中含有力敏基元,所述力敏基元包括但不仅限于共价化学基团、超分子复合体、超分子组装体、组合物、聚集体。

在本发明中,所述荧光力敏团包括荧光单力敏团和荧光复合力敏团。其中,所述的荧光单力敏团仅包含一个力敏基元或在其结构中仅有一个力敏基元可以被力活化,且其不被栓系结构所栓系,所述栓系结构不是产生力致响应信号的必要成分,其包括共价荧光单力敏团和非共价荧光单力敏团。其中,所述的荧光复合力敏团由上述共价和/或非共价荧光力敏基元/单力敏团中的一个或多个进行栓系和/或结合而成(包括与非荧光力敏基元/单力敏团结合),其包括但不仅限于栓系结构、门控结构、平行结构、串联结构、以及栓系、门控、平行、串联中的两个或多个及其与荧光和/或非荧光力敏基元/单力敏团进行多元/多级结合而成的多元复合结构。所述荧光复合力敏团因此可以是共价复合力敏团、非共价复合力敏团、共价-非共价复合力敏团。复合力敏团的灵活性和多样性为本发明提供了灵活多样的聚合物设计和丰富的力致响应性。

在本发明中,所述共价荧光力敏基元,其在机械力作用下主要涉及共价键的断裂、消除、成键、异构化等化学变化,包括但不仅限于均裂、逆环化、电环化开环、弯曲活化、异构化;所述非共价荧光力敏基元,其在机械力作用下主要涉及超分子复合体的解离、组装体的解组装、组合物的分离、聚集体的分离等物理变化。在本发明的实施方式中,所述荧光力敏基元或力敏团如前述内容所述,这里就不在赘述。需要说明的是,其中的基于组合物的非共价荧光力敏团包括基于能量转移的组合物型非共价荧光力敏团。

在本发明中,所述力致能量转移中的发光团可以是力致活化生成的以外,还可以选自但不仅限于化学活化生成的、光活化生成的/可光致发光的、热活化生成的/可热致发光的、电活化生成的/可电致发光的、磁活化生成的/可磁致发光的。在本发明的实施方式中,所述的预先存在的、化学活化生成的、生物活化生成的、光活化生成的、热活化生成的、电活化生成的、磁活化生成的发光团与前述的基于能量转移组合物的非共价力敏团中的发光团一致,这里就不在赘述。

在本发明中,所述可以力致活化生成发光团的实体结构称为发光力敏团,其指的是能够在应力的作用下结构发生改变,从而产生发光现象的力敏团,其包括但不仅限于基于二氧环丁烷发光单力敏团和复合力敏团。在本发明的实施方式中,所述发光力敏基元或力敏团如前述内容所述,这里就不在赘述。

在本发明中,所述的力致能量转移中的淬灭团也如基于能量转移组合物的非共价力敏团中的所述的淬灭团,这里也不在赘述。

在本发明中,部分能够作为力敏基元/力敏团的结构也能够通过机械力以外的其他作用如化学、生物、光热、热、电、磁等其中的一种或多种的活化作用而生成荧光团和/或发光团和/或淬灭团。能够通过机械力以外的其他作用如化学、生物、光热、热、电、磁等其中的一种或多种的活化作用而生成荧光团和/或淬灭团的具有力敏特性的力敏基元/力敏团主要选自自由基型结构、五元环结构、六元环结构、环丁烷结构、单杂环丁烷结构、二氧环丁烷结构、二氮环丁烷结构、环丁烯结构、da结构、杂da结构、光控da结构、[4+4]环加成结构、金属-配体结构。所述的结构可以通过小分子形式、单链连接形式或基元结构无法受力的多链连接形式连接于聚合物链上,使得所述结构无法受力活化;或者即使可以受力活化,但通过调控力的大小使得机械力小于其活化力而导致其无法活化。本领域技术人员可以根据本发明的逻辑和思路合理地实现。这些丰富的选择性也体现了本发明的优势。

在本发明中,通过力敏团的力致活化而间接生成的能量供体和能量受体时,其可以是力敏团活化而导致其他结构生成能量供体和/或能量受体,或者可以是力敏团活化后被其他作用所作用导致其活化产物再生成能量供体和/或受体。例如,在聚合物交联网络中含有卡宾-金属配体非共价力敏团,机械力使其活化后,产生的卡宾能够与二氧环丁烷反应,使其发光,成为一种能量供体;又如,在聚合物交联网络中含有卡宾-铜配体非共价力敏团,机械力使其活化后,产生的铜可以催化叠氮基香豆素和苯炔进行反应,生成的强荧光物质可以作为一种能量受体;再如,连接着肉桂酸二聚体的二氧环丁烷化合物,先用机械力将肉桂酸二聚体中的环丁烷开环活化后,生成连接着肉桂酸的二氧环丁烷,其发光强度和发光波长均会发生改变,再用碱性物质活化二氧环丁烷使其开环发光,可以将其作为一种能量供体。

在本发明中,合适的可活化生成的荧光团、发光团、淬灭团,其可以具有两种或两种以上的活化方法,不同的活化方法可以独立使用、同时使用或者次序性地使用,不同的活化方法甚至可以产生不同的活化效果。

在本发明中,还优选在一个复合力敏团中融入至少一个可力致活化直接生成功能供体和/或受体的力敏基元/单力敏团,同时对应的能量受体和供体也在复合力敏团结构中;更优选能量受体和供体均通过复合力敏团中的力敏团力致活化生成。这样通过复合力敏团的力致活化,就可以在活化的复合力敏团内部产生能量转移,效率高而且重复利用复合力敏团中的不同力敏基元/单力敏团。

本发明中所述的超分子作用,其包括但不仅限于以下至少一种:氢键作用、金属-配体作用、离子作用、离子-偶极作用、主体-客体作用、亲金属作用、偶极-偶极作用、卤键作用、路易斯酸碱对作用、阳离子-π作用、阴离子-π作用、苯-氟苯作用、π-π堆叠作用、离子氢键作用、自由基阳离子二聚作用。超分子作用属于非共价作用,非共价作用也包括相分离和结晶。在本发明中,除非特别说明,非共价/超分子作用仅视为非共价/超分子作用。

在本发明中,所述的非共价作用可以是在力致响应性聚合物的正常使用过程中不发生解离/断裂的弱动态非共价作用,其通常在材料工作温度且不施加外场作用等情况下不可以发生动态解离和生成相互转换的动态行为;也可以是在力致响应聚合物的正常使用过程中具有强动态性的非共价作用,其通常在材料工作温度且不施加外场作用等情况下即可以发生动态解离和生成相互转换的动态行为;所述材料工作温度通常不高于60℃,优选不高于25℃。在本发明中,含有强动态非共价作用的聚合物中,由于非共价作用的交换速度快,不同位置的单体能够交换,从而使得可以更大限度地力活化力敏团,也更容易获得比较均匀活化的聚合物。在特定情况下,如高温、强竞争性物质、强机械力等作用下弱动态非共价作用也可发生解离/断裂。

在本发明中,如非特别说明,非共价作用仅被视为非共价作用,而不被视为力敏基元/力敏团;当力敏团中也含有可形成非共价作用的基团/单元且该基团是构成该力敏团的特征基团之一时,如非特别说明,该基团/单元仅被视为力敏团的一部分而不被单独视为非共价基元;如非特别说明,视为力敏基元/力敏团的非共价作用仅作为所述的力敏基元/力敏团使用。

在本发明中所述的氢键作用,其指的是任意合适的通过氢键所建立的超分子作用,其一般是通过与电负性大的原子z共价相连的氢原子与电负性大、半径小的原子y在z与y之间以氢为媒介,生成z-h…y形式的氢键链接,其中,所述的z、y为任意合适的电负性大而半径小的原子,其可为同种元素也可以为不同种元素,其可选自f、n、o、c、s、c1、p、br、i等原子,更优选自f、n、o原子,更优选自o、n原子。其中,所述的氢键可以作为超分子聚合和/或交联和/或链内成环作用存在,也即氢键可以仅起到连接两个或两个以上链段单元起到增大聚合物链尺寸但未起到超分子交联作用,或氢键仅起到链间超分子交联,或仅起到链内成环作用,或是以上三种中任意两种或两种以上的组合。

在本发明的实施方式中,所述的氢键可以是任意齿数。其中,所述的齿数指的是由氢键基团的供体(h,也就是氢原子)和受体(y,也就是接受氢原子的电负性原子)所形成的氢键数量,每个h…y组合为一齿。在下图中,分别示意说明一齿、二齿和三齿氢键基团的氢键成键情况。

一齿、二齿和三齿氢键的成键情况可具体举例如下:

本发明的实施方式中,氢键的齿数越多,协同效应越大,氢键的强度就越大。在本发明的实施方式中,对氢键的齿数没有限定。如果氢键的齿数多,则强度大,那么氢键作用的动态性就弱,可以起到促进聚合物保持平衡结构和提高力学性能(模量和强度)的作用。如果氢键的齿数少,则强度低,氢键作用的动态性就强。在本发明的实施方式中,优选不超过四齿的氢键作用。

本发明的实施方式中,所述的氢键作用可以通过任意合适的氢键基团之间存在的非共价相互作用产生。其中,所述的氢键基团可以仅含有氢键供体,或仅含有氢键受体,或同时含有氢键供体和受体,优选同时含有氢键供体和受体。其中,所述的氢键基团优选含有以下结构成分:

更优选含有以下结构成分中的至少一种:

进一步优选含有以下结构成分中的至少一种:

其中,表示与聚合物链、交联链接或者其他任意合适的基团/原子(包括氢原子)的连接。

在本发明的实施方式中,氢键基团优选自酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、硫代氨基甲酸酯基、硫脲基、吡唑基、咪唑基、咪唑啉基、三唑基、嘌呤基、卟啉基以及以上基团的衍生物等。

在本发明中,所述的氢键基团可以仅存在于聚合物链骨架上(包括侧链/支链/分叉链),称为骨架氢键基团;也可以仅存在于聚合物链侧基(也包括侧基的多级结构),称为侧基氢键基团;也可以仅存在于聚合物链/小分子端基上,称为端基氢键基团;也可以同时存在于聚合物链骨架、聚合物链侧基、聚合物链/小分子端基中的至少两处上。当同时存在于聚合物链骨架、聚合物链侧基、聚合物链/小分子端基中的至少两处上时,在特定情况下,不同位置的氢键基团之间可以形成氢键,例如骨架氢键基团可以和侧基氢键基团之间形成氢键。所述的氢键基团也可以存在于聚合物组成成分如小分子化合物或者填料中,称为其他氢键基团。

作为例子,可以举出如下骨架氢键基团,但本发明不仅限于此:

作为例子,可以举出如下侧基氢键基团/端基氢键基团,但本发明不仅限于此:

其中,x、m、n为重复单元的数量,可以是固定值,也可以是平均值,优选小于20,更优选小于5。

在本发明中的其他氢键基团,其可以是任意合适的氢键结构。

在本发明中的氢键作用类型多样,包括但不仅限于骨架氢键基团、侧基氢键基团、端基氢键基团或其他氢键基团中的一种或多种的氢键作用,并由此获得超分子作用强度、超分子动态性、超分子交联密度大范围可调的的氢键作用/交联。不同的氢键作用又具有各自的结构差异与性能特点,例如由侧基氢键基团和端基氢键基团参与形成的氢键作用,具有自由度更高、响应更快速、动态性更强、氢键密度更容易调控等特点,容易获得快速的自修复过程,也能更好地提升抗撕裂性能;而骨架氢键基团其位于骨架链上,更易于提升力学强度和结构稳定性,便于获得高强度的聚合物材料,其他氢键基团则可以进一步丰富氢键作用形式。

在本发明中,同一种聚合物体系中可以含有一种或一种以上的氢键基团,同一个交联网络中也可以含有一种或一种以上的氢键基团,也即聚合物中可以含有一种或多种氢键基团的组合。所述的氢键基团,可以通过任意合适的基团之间的反应形成,例如:通过羧基、酰卤基团、酸酐基团、酯基、酰胺基、异氰酸酯基团与氨基之间的共价反应形成;通过异氰酸酯基团与羟基、巯基、羧基之间的共价反应形成;通过琥珀酰亚胺基团与氨基、羟基、巯基之间的共价反应形成。

其中,在本发明中所述的金属-配体作用,其指的是由配体基团(以l表示)与金属中心(以m表示)所形成的配位键所建立的超分子作用。所述的配体基团,其选自环戊二烯,或者含有至少一个配位原子或离子(以a表示)的结构单元。所述的金属中心,其可选自金属离子、金属螯合物的金属中心、金属有机化合物的金属中心、金属无机化合物中的金属中心。其中,一个配位原子或离子可以与一个或者多个金属中心形成一个或多个配位键,一个金属中心也可以与一个或者多个配位原子或离子形成一个或者多个配位键。一个配体基团与金属中心形成的配位键的数量称为配体基团的齿数。本发明的实施方式中,同一个体系中,一个金属中心能与一齿配体、二齿配体、三齿配体中的一种或多种配体形成金属-配体作用,不同的配体间还可能通过金属中心连接成环,本发明因此可以有效提供种类、数量和性能足够丰富的动态性金属-配体作用,下述通式所示结构为一些给出示例,但本发明不仅限于此:

其中,a是配位原子或离子,m是金属中心,每个配体基团与同一个金属中心所形成的一个a-m键为一齿,式中用单键把a连接起来表示该配位原子或离子属于同一个配体基团,当一个配体基团中含有两个或两个以上配位原子或离子时,a可以是相同的原子也可以是不同的原子,选自包括但不仅限于硼、氮、氧、硫、磷、硅、砷、硒、碲;优选硼、氮、氧、硫、磷;更优选氮、氧;最优选氮。需要说明的是,有时a以负离子形式存在;是环戊二烯配体。在本发明中,优选一个配位原子或离子仅与一个金属中心形成一个配位键,因此配体基团中含有的配位原子或离子的数量即为配体基团的齿数。所述配体基团与金属中心形成的金属-配体作用(以m-lx表示,x表示与同一个金属中心相作用的配体基团的数量)的强弱与配体基团上的配位原子或离子的种类和数量、金属中心的种类以及价态和离子对等有关。

本发明的实施方式中,当形成凝胶点以上的超分子作用交联时,为了能够形成基于金属-配体作用的交联,一个金属中心至少要能够与两个所述的配体基团形成金属-配体作用(即m-l2结构),也可以由多个配体与同一个金属中心形成金属-配体作用,其中两个或多个配体基团可以相同或不同。一个金属中心的配位数有限,配体基团的配位原子或离子越多,一个金属中心能够配位的配体数量越少,基于金属-配体作用的超分子交联度就越低;但每个配体与金属中心所形成的齿数越多配位作用越强,动态性就越低,因此本发明中优选不超过三齿的配体基团。

在本发明的实施方式中,一条聚合物链或一个聚合物体系中可以仅有一种配体,也可以同时存在多种配体的任意合适的组合。所述的一种配体,指的是一种核心配体结构,一个骨架配体、侧基配体、端基配体可以具有同一种核心配体结构,它们的不同之处在于核心配体结构接入聚合物链或小分子的的连接点和/或位置不同。合适的配体组合可以有效地制备具有特定性能的聚合物,例如起到协同和/或正交的效果,提升材料的综合性能。合适的配体基团(核心配体结构)可以举例如下,但本发明不仅限于此:

一齿配体基团举例如下:

二齿配体基团举例如下:

三齿配体基团举例如下:

四齿配体基团举例如下:

多齿配体举例如下:

在本发明的实施方式中,所述的金属中心m可以是任意合适的金属离子或化合物/螯合物等的金属中心,其可选自元素周期表中任意一种金属的任意合适的离子形式、化合物/螯合物形式及其组合。

所涉及的金属优选为第一副族至第七副族以及第八族中的金属。所述的第一副族至第七副族以及第八族中的金属还包括镧系金属(即la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu)和锕系金属(即ac、th、pa、u、np、pu、am、cm、bk、cf、es、fm、md、no、lr)。

所涉及的金属更优选为第一副族(cu、ag、au)金属、第二副族(zn、cd)金属、第八族(fe、ru、os、co、rh、ir、ni、pd、pt)金属、镧系(la、eu、tb、ho、tm、lu)金属、锕系(th)金属。进一步优选为cu、zn、fe、co、ni、pd、ag、pt、au、la、ce、eu、tb、th,以获得更强的动态性。

在本发明的实施方式中,所涉及的金属有机化合物并无限制,合适的例子可以举例如下:

其他能够提供金属中心的合适金属有机化合物包括但不限于金属-有机笼、金属-有机框架。此类金属有机化合物可以单独使用,或者通过合适的共价化学链接方式引入到聚合物链的合适位置。本领域的技术人员可以根据本发明的逻辑和脉络,合理有效地实现。

在本发明的实施方式中,所涉及的金属无机化合物优选上述金属的氧化物、硫化物颗粒,特别是纳米颗粒。

在本发明的实施方式中,可以提供合适金属中心的金属螯合物优选具有配位点空缺的螯合物,或者部分配体可以被本发明的所述骨架配体所取代的螯合物。

在本发明的实施方式中,配体基团与金属中心的组合并无特别限制,只要配体能够与金属中心形成合适的金属-配体作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的离子作用,其指的是在聚合物结构中含有至少一对带正负电荷的离子基团,并由正离子基团和负离子基团间通过库仑力所形成的超分子作用。所述的正离子基团指的是一种带有正电荷的基团,作为例子可以举例如:优选所述的负离子基团指的是一种带有负电荷的基团,作为例子可以举例如:优选其中,负离子基团还可以存在于粘土矿物中,所述的粘土矿物包括但不仅限于高岭石、叶蛇纹石、叶蜡石、滑石、蒙脱石、皂石、姪石、水云母、云母、绿泥石、坡缕石、海泡石。在特殊情况下,正离子基团和负离子基团可以处于同一个化合物结构中,如胆碱甘油磷酸盐、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱、左旋肉碱、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱等化合物。离子作用能够稳定地存在于聚合物中,而且可以通过改变离子基团的浓度和种类,对离子作用的强弱进行很好的控制。

在本发明的实施方式中,正离子基团与负离子基团的组合并无特别限制,只要正离子基团能够与负离子基团形成合适的离子作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的离子-偶极作用,其指的是当两种电负性不同的原子成键时,由于电负性较大原子的诱导作用使得电荷分布不均匀,导致电子的不对称分布,产生电偶极,该电偶极与带电荷的离子基团相互作用,所形成的超分子作用。其中,所述的离子基团可以是任意合适的带电荷基团,举例如下,但本发明并不仅限于此:优选其中,所述的电偶极可以由任意合适的两种电负性不同的原子成键而产生,举例如下,但本发明并不仅限于此:c-n、c=n、c≡n、c=o、c-o、c-s、c=s、c-f、c-c、c-br、c-i、h-o、h-s、h-n,优选c≡n、c=o、c-f、h-o。离子-偶极作用在电化学的环境中可以稳定存在,作用力大小易于调控,作用力产生和解离的条件比较温和。

在本发明的实施方式中,离子基团与电偶极的组合并无特别限制,只要离子基团能够与电偶极形成合适的离子-偶极作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的主体-客体作用,其指的是任意合适的通过主体-客体作用所建立的超分子作用主体。其中,所述的主体(用h表示)是一类能够实现分子识别的带空穴的化合物(大分子或无机有机离子骨架);所述的客体(用g表示)是一类能够被主体识别而嵌入主体的空穴中的化合物(小分子或离子团)。一个主体分子可以识别键合多个客体分子,在本发明的实施方式中,优选一个主体分子至多与两个客体分子相识别作用。所述的主体分子包括但不仅限于醚(包括冠醚、穴醚、球醚、半球醚、荚状醚、套索醚、苯并冠醚、杂冠醚、杂穴醚、混合穴醚)、环糊精、环蕃、葫芦脲、杯芳烃、柱芳烃以及合适的无机有机离子骨架,优选冠醚、β-环糊精、葫芦[8]脲、杯[4]芳烃、柱[5]芳烃。所述的客体分子包括但不仅限于长链烷烃、环烷烃、杂环烷烃、芳烃、杂芳烃、稠环结构化合物、杂环结构化合物、单环结构化合物、多环结构化合物、螺环结构化合物、桥环结构化合物、合适的离子团,优选长链烷烃、杂环化合物、多环化合物、桥环化合物、合适的离子团。主体分子和客体分子可以在聚合物中稳定的存在,其形成的主客体作用强度适中,可以在较为温和的条件下相互作用或解离,使聚合物的超分子动态性在平常的条件下就得以实现。

合适的主体分子可以举例如下,但本发明不仅限于此:

ni(pdc)(h2o)2骨架、zn3(ptc)2(h2o)8·4h2o骨架;

合适的客体分子可以举例如下,但本发明不仅限于此:

在本发明的实施方式中,主体分子与客体分子的组合并无特别限制,只要主体能够与客体形成合适的主体-客体作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的亲金属作用,其指的是当两个最外层电子结构为d10或d8的金属离子靠近至小于其范德华半径之和时所产生的相互作用力;其中,亲金属作用的两个金属离子可以相同也可以不同。所述的最外层电子结构为d10的金属离子包括但不仅限于cu+、ag+、au+、zn2+、hg2+、cd2+,优选au+、cd2+;所述的最外层电子结构为d8的金属离子包括但不仅限于co+、ir+、rh+、ni2+、pt2+、pb2+,优选pt2+、pb2+。亲金属作用可以在聚合物中稳定存在,作用强度适中,且具有一定的方向性,不具有明显的饱和性,能聚集形成多核配合物,受外界环境的影响较小,可以使所制备聚合物的超分子动态性更充足。

在本发明的实施方式中,形成亲金属作用的组合并无特别限制,只要金属离子之间形成合适的亲金属作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

cu-cu、ag-ag、au-au、zn-zn、hg-hg、cd-cd、co-co、ir-ir、rh-rh、ni-ni、pt-pt、pb-pb、cu-ag、cu-au、ag-au、cu-zn、cu-co、cu-pt、zn-co、zn-pt、co-pt、co-rh、ni-pb。

其中,在本发明中所述的偶极-偶极作用,其指的是当两种电负性不同的原子成键时,由于电负性较大原子的诱导作用使得电荷分布不均匀,导致电子的不对称分布,产生电偶极,两个电偶极之间所产生的相互作用。其中,所述的电偶极可以由任意合适的两种电负性不同的原子成键而产生,举例如下,但本发明并不仅限于此:c-n、c=n、c≡n、c=o、c-o、c-s、c=s、c-f、c-cl、c-br、c-i、h-o、h-s、h-n,优选c≡n、c=o、c-f、h-o,更优选c≡n。偶极-偶极作用可以能够稳定的存在于聚合物中,易于调控,作用基团的配对可以产生微结构域,使相互作用更稳定;温度较高时,偶极-偶极作用会减弱甚至消失,因此含有偶极-偶极作用的聚合物可以根据温度的差异而体现出超分子动态性的差异。

在本发明的实施方式中,电偶极之间的组合并无特别限制,只要电偶极间能形成合适的偶极-偶极作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的卤键作用,其指的是由卤素原子与中性的或者带负电的路易斯碱之间形成的非共价相互作用,其本质是卤素原子的σ反键轨道与具有孤电子对的原子或π电子体系之间的相互作用。卤键相互作用可以用-x…y-表示,其中,x可选自cl、br、i,优选br、i;y可选自f、c1、br、i、n、o、s、π键,优选br、i、n、o。卤键具有方向性,倾向于线性的几何特征;随着卤素原子序数的增加,其可结合的电子供体数目也会增多,形成的卤键强度也就越高。基于卤键作用,可以设计出有序性、自修复性的聚合物。

在本发明的实施方式中,卤键作用的形成原子组合并无限制,只要能在聚合物中形成稳定的卤键作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

-cl…cl-、-cl…f-、-cl…br-、-cl…i-、-cl…n-、-cl…o-、-cl…s-、-cl…π-、-br…br-、-br…f-、-br…i-、-br…n-、-br…o-、-br…s-、-br…π-、-i…i-、-i…f-、-i…n-、-i…o-、-i…s-、-i…π-。

其中,在本发明中所述的路易斯酸碱对作用,其指的是由路易斯酸和路易斯碱之间所形成的非共价相互作用。其中,所述的路易斯酸,其指的是能够接受电子对的一类物质(包括分子、离子或原子团),其可选自正离子基团(如烷基正离子、硝基正离子、季铵正离子、咪唑正离子等)、金属离子(如钠离子、钾离子、钙离子、镁离子等)、缺电子化合物(如三氟化硼、有机硼烷、氯化铝、氯化铁、三氧化硫、二氯卡宾、三氟甲磺酸盐等),所述的路易斯酸优选烷基正离子、季铵正离子、咪唑正离子、有机硼烷,更优选为有机硼烷;所述的路易斯碱,其指的是能够给出电子对的一类物质(包括分子、离子或原子团),其可选自负离子基团(如卤离子、氧离子、硫离子、氢氧根离子、碳酸根离子、硝酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子、烷氧基离子、烯烃、芳香化合物等)、带有孤电子对的化合物(如氨、胺、亚胺、偶氮化合物、亚硝基化合物、氰、异氰酸酯、醇、醚、硫醇、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、一氧化二氮、二氧化硫、有机磷烷、卡宾等),所述的路易斯碱优选烷氧基离子、烯烃、芳香化合物、胺、偶氮化合物、亚硝基化合物、异氰酸酯、二氧化碳、有机磷烷,更优选为胺、偶氮化合物、亚硝基化合物、有机磷烷。其中,所述的路易斯酸碱对作用优选“受阻路易斯酸碱对作用”,所述的“受阻路易斯酸碱对作用”,其指的是路易斯酸碱对作用中的路易斯酸、路易斯碱中的至少一个需与“具有位阻效应的大基团”相连;所述的“具有位阻效应的大基团”,可以削弱路易斯酸与路易斯碱之间配位键的强度,从而使得路易斯酸碱对体现出强超分子动态性,其选自c3-20烷基、环c3-20烷基、苯基、苄基、芳烃基及以上基团的不饱和形式、被取代形式、被杂化形式及其组合,更优选自异丙基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、苯基、三甲基苯基、氟代苯基、苄基、甲基苄基,最优选自叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、环戊基、环己基、苯基、三甲基苯基、氟代苯基、苄基、甲基苄基。其中,偶氮类化合物优选自偶氮甲烷、偶氮叔丁烷、n-甲基偶氮甲胺、n-甲基偶氮乙胺、n-乙基偶氮乙胺、偶氮二乙酸、偶氮苯、偶氮二苯胺、二氯偶氮苯、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二甲酯、偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二叔丁酯;亚硝基化合物优选自亚硝基甲烷、亚硝基叔丁烷、n-亚硝基乙醇胺、亚硝基苯、亚硝基甲苯、亚硝基氯苯、亚硝基萘、n-亚硝基脲。所述的路易斯酸碱对作用,其具有良好的动态可逆性,能够在略微加热或在有机溶剂存在条件下进行快速地解离,从而实现自修复或者重新塑形。

在本发明的实施方式中,路易斯酸碱对作用的形成组合并无限制,只要能在聚合物中形成稳定的路易斯酸碱对作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的阳离子-π作用,其指的是由阳离子基团与芳香π体系之间所形成的非共价相互作用。阳离子-π作用主要有三大类,第一组是简单无机阳离子或离子团(如na+、k+、mg2+、nh4+、ca2+)和芳香π体系之间的作用;第二组是有机阳离子(如季铵阳离子)和芳香π体系之间的作用;第三类是偶极键中带正电荷的原子(如n-h键中的h原子)和芳香π体系之间的作用。阳离子-π作用的种类丰富,强度适中,能够稳定地存在于各种环境中,基于阳离子-π作用能够制备出性能丰富的聚合物。

在本发明的实施方式中,阳离子-π作用的种类并没有特别限制,只要能只要能在聚合物中形成稳定的阳离子-π作用即可。一些合适的阳离子基团可以举例如下,但本发明不仅限于此:

na+、k+、li+、mg2+、ca2+、be2+、h-oh-s、h-n。

其中,在本发明中所述的阴离子-π作用,其指的是由阴离子基团与缺电子芳香π体系之间形成的非共价相互作用。所述的阴离子基团可以是简单的无机非金属离子或离子团(如cl-、br-、i、oh-);也可以是有机阴离子基团(如苯磺酸基);还可以是偶极键中带负电荷的原子(如c-cl键中的氯原子)。所述缺电子芳香π体系是指由于成环原子电负性的不同,环的π电子云密度分布并不均匀,π电子主要向电负性高原子方向偏移,从而导致芳香环的π电子云分布密度下降,如吡啶、氟苯等。阴离子-π作用具有可逆性和可控识别性,能够用其构建出具有特殊性能的聚合物。

在本发明的实施方式中,阴离子-π作用的种类并没有特别限制,只要能只要能在聚合物中形成稳定的阴离子-π作用即可。一些合适的阴离子基团可以举例如下,但本发明不仅限于此:

cl-、br-、i-、oh-、scn-

一些合适的缺电子芳香π体系可以举例如下,但本发明不仅限于此:吡啶、哒嗪、氟苯、硝基苯、四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪、苯三酰亚胺。

其中,在本发明中所述的苯-氟苯作用,其指的是由芳烃与多氟代芳烃之间通过色散力和四极矩作用共同组成的非共价相互作用。由于氟原子的电离势很高且原子极化率和原子半径都较小,多氟代芳烃中四周的氟原子因电负性大而带负电荷,中心碳环骨架电负性较小而带有正电荷。因为碳原子的电负性大于氢原子,所以芳烃的电四极矩方向与多氟代芳烃的电四极矩方向相反,且由于氟原子的体积很小,多氟代芳烃和芳烃的体积相近,所以芳烃与多氟代芳烃以交替的面对面方式堆积作用,形成柱状堆积结构,且这种堆积方式基本不受引入官能团的影响。利用苯-氟苯作用的可逆性和堆积作用,可以制备出具有特殊功能的聚合物。

在本发明的实施方式中,苯-氟苯作用的种类并没有限制,只要能在聚合物中形成稳定的苯-氟苯作用即可。一些合适的苯-氟苯作用可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的π-π堆叠作用,其指的是聚合物中含有能够提供π键电子云的芳香π体系,通过π键电子云的相互交叠所形成的π-π堆叠作用。π-π堆叠的作用方式有三种,包括面面堆积、偏移堆积和边面堆积。其中,面面堆积指的是相互作用的环面彼此平行,且平行环面中心的距离与环面之间的距离几乎相等,这种堆积方式的π-π作用是静电互斥的,比较不稳定,但是当环面上连接的取代基吸电子性较强时,面面堆积的π-π作用变得比较明显;偏移堆积指的是作用环面相互平行,但环中心有一定偏移,即环中心的距离大于环面间距离,这种堆积方式缓解了两个环面之间的互斥作用,相应增加了σ-π的吸引力,是比较常见的堆积方式;除了面面堆积和偏移堆积以外的堆积方式称为边面堆积,这种堆积方式能量最小,分子间斥力最小,常见于范德华表面较小的环共轭分子之间或有柔性连接子的环共轭分子之间。

能够提供π键电子云的芳香π体系,包括但不限于大部分的稠环化合物及一些存在π-π共轭的杂环化合物,合适的芳香π体系可以举例如下,但本发明不仅限于此:

优选

π-π堆叠作用形成方式简单,可以稳定存在于聚合物中,受外界环境的影响较小,可以方便地通过改变共轭化合物和含量对其进行调控。

在本发明的实施方式中,提供π键电子云的芳香π体系的组合并无特别限制,只要芳香π体系之间形成合适的π-π堆叠作用即可。一些合适的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的离子氢键作用,其由可形成氢键作用的正离子基团和负离子基团构成,同时形成氢键作用和正负离子间的库仑作用,或由可形成氢键作用的正/负离子基团与中性氢键基团构成,同时形成氢键作用和正/负离子与中性基团间的离子-偶极作用。

在本发明的实施方式中,一些合适的离子氢键作用的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

其中,在本发明中所述的自由基阳离子二聚作用,其指的是由同时含有自由基和阳离子的自由基阳离子基团之间通过相互作用所建立起的超分子作用。作为举例,所述的可形成自由基阳离子二聚作用的自由基阳离子基团包括但不限于以下所举:

在本发明的实施方式中,一些合适的自由基阳离子二聚作用的组合可以举例如下,但本发明不仅限于此:

在本发明中所述的相分离,其指的是在多相体系中,由于某一环境条件变化在相与相之间出现分离的不稳定倾向,其包括在配位、复合、组装、组合、聚集等超分子作用过程中引起的相分离、不相容的相引起的相分离、不相容的嵌段结构引起的相分离等。

在本发明的实施方式中,相分离所形成的相拓扑结构(相形态)没有限制,包括但不限于球状、圆柱形状、螺旋状、层状及其组合形式。任何一相,包括不同的相之间,可以分散在另外一相中,也可以与其他相形成互穿的双/多连续相,也可以是相互独立的连续相,也可以是上述的混合形式。在本发明的实施方式中,优选其中一相以球状分散在另一相中作为分相物理交联,如此所述聚合物能够更方便地具有更好的柔软性和弹性。

在本发明中所述的结晶,其指的是聚合物链排列折叠形成有序区域的过程,其包括在配位、复合、组装、组合、聚集等超分子作用过程中引起的结晶、不相容的相引起的结晶、不相容的嵌段结构引起的结晶、规整性易结晶链段引起的结晶、由液晶引起的结晶等。其中,通过引入液晶链段,利用由液晶引起的结晶,可以有效地调控结晶作用,使得其能够在热、光、ph和化学变化等刺激条件下实现动态可逆转变;其中,所述的液晶链段,其可以通过液晶聚合物(如聚对苯甲酰胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚苯并噻唑、聚苯并恶唑等)、液晶基元(如4,4’-二甲氧基氧化偶氮苯、乙烯基对苯二甲酸二对甲氧基苯酯、介晶二丙烯酸酯等)等方式引入。

在本发明中,所述的相分离和结晶,其可以独立存在,也可以由同一种基元结构同时具有。所述的相分离和/或结晶,不仅起到增大超分子表观分子量和调控超分子拓扑结构以及聚合物微观结构的作用,还具有自增强的效果,可以提高聚合物的强度、模量等性能。

在本发明的实施方式中,具有所述相分离作用/结晶作用的聚合物可以是基于下列聚合物链段、基团或其中任几种组合的链段,但不仅限于此:具有高玻璃化转变温度(即玻璃化转变温度高于材料工作温度的上限,通常高于40℃,优选不低于100℃)的无定形聚合物链段,如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡啶、氢化聚冰片烯、聚醚、聚酯、聚醚醚酮、聚芳族碳酸酯、聚砜等;富含氢键基团的聚合物链段、基团,如聚酰胺、聚肽、富含脲键的链段、富含氨基甲酸酯键的链段、基于脲基嘧啶酮的链段等;富含结晶相的聚合物链段、基团,如结晶性聚乙烯、结晶性聚丙烯、结晶性聚酯、结晶性聚醚、液晶聚合物、液晶基团等;离子型聚合物链段,如聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、聚丙烯酰胺盐、聚苯乙烯磺酸盐等;富含共轭结构的聚合物链段,如聚乙炔、聚苯乙炔、聚苯、聚芴、聚噻吩等。其中,优选具有高玻璃化转变温度的无定形聚合物链段、富含氢键基团的聚合物链段/基团、富含结晶相的聚合物链段/基团,以便设计和调控所述的聚合物分子结构,获得最佳的性能。

本发明中,所述力致响应性聚合物中可以含有一种或者多种所述的非共价作用。当仅含有一种非共价作用时,其聚合物结构相对简单,方便制备;当含有多种非共价作用时,优选所述的多种非共价作用具有正交性和/或协同性。所述的正交性,指的是所述多种不同非共价作用彼此之间的形成、解离和其他响应相互不影响;所述的协同性,指的是所述不同非共价作用中的一种或多种的形成和/或解离和/或其他响应会触发其他非共价作用的形成和/或解离和/或其他响应,或与其他非共价作用的形成和/或解离和/或其他响应同时发生,并产生比各种非共价作用线性叠加更大的效果。在本发明中可根据实际需要进行需要进行合理的设计、选择和调控,获得制备方便、非共价动态性显著的力致响应聚合物及其吸能材料。

在本发明的实施方式中,所述的“非共价基元”,指的即是用于形成各类非共价作用的基团或分子或结构单元,其包括但不仅限于氢键基团、配体基团、金属中心、离子基团、电偶极、主体分子、客体分子、金属离子、卤素原子、路易斯碱、路易斯酸、芳香π体系、芳烃、多氟代芳烃、自由基阳离子基团、相分离性聚合物链段、结晶性聚合物链段等。所述的非共价基元,其可以位于所述力致响应性聚合物任意合适的位置上,包括但不仅限于交联聚合物的交联网络链骨架上、交联聚合物交联网络链骨架的侧链/支链/分叉链骨架上、聚合物的侧基和/或端基上、聚合物的其他组成成分如小分子、填料等。

在本发明的实施方式中,当所述力致响应性聚合物中存在多个所述非共价基元时,其可以是相同或不同的,并且可以形成相同或不同的非共价作用。

在本发明中,非共价动态性指的是非共价作用可以发生解离和重组/结合/缔合状态的可逆转化过程。非共价动态性强则上述可逆转化过程的速率快,有利于获得胀流效应,从而获得非共价吸能特性与快速的自修复性,因此在本发明中的非共价作用优选结合强度高、非共价动态性强的非共价作用。此外,基于非共价作用所具有的非共价动态性,除了发挥吸能作用以及获得一定的自修复性能外,还可赋予所述吸能材料其他性能,如卤键作用的方向性,阳离子-π作用、阴离子-π作用、主体-客体作用中对小分子/离子/基团的可控选择性和可控识别性,苯-氟苯作用、π-π堆叠作用的有序性,离子作用、离子-偶极作用、离子氢键作用的ph、浓度敏感性、导电性,偶极-偶极作用的温度敏感性,亲金属相互作用、自由基阳离子二聚作用的特殊光电性等特性,可以根据需求合理选用非共价基元进行分子设计,在具有良好吸能性能的基础上赋予材料独特的功能特性。这些都体现了本发明的有益之处和创造性。

在本发明的实施方式中,用于连接力敏基元和/或非共价基元的成分可以是小分子连接基和/或聚合物链段。其中,所述的小分子连接基指的是分子量不超过1000da的小分子烃基,其一般含有1到71个碳原子,其可含有杂原子基团,也可不含有杂原子基团。概括地讲,所述的小分子烃基可选自以下组中任一种、任一种的不饱和形式、任一种的被取代形式、任一种的被杂化形式及其组合:c1-71烷基、环c3-71烷基、苯基、苄基、芳烃基;其中,小分子烃基也可选自液晶链段。其中,所述的聚合物链段,包括但不仅限于主链为碳链结构、碳杂链结构、碳元素链结构、元素链结构、元素杂链结构、碳杂元素链结构的聚合物链段。所述的碳链结构为主链骨架仅含有碳原子的结构;所述的碳杂链结构为主链骨架同时含有碳原子和任一种或任几种杂原子的结构,其中所述杂原子包括但不仅限于硫、氧、氮;所述的碳元素链结构为主链骨架同时含有碳原子和任一种或任几种元素原子的结构,其中元素原子包括但不仅限于硅、硼、铝;所述的元素链结构为主链骨架仅含有元素原子的结构;所述的元素杂链结构为主链骨架同时且仅含有至少一种杂原子和至少一种元素原子的结构;所述的碳杂元素链结构为主链骨架同时包含碳原子、杂原子和元素原子的结构。

在本发明的一个实施方式中,优选所述的聚合物链段为主链为碳链结构和碳杂链结构的聚合物链段,因其结构丰富、性能优异。作为举例,优选的碳链和碳杂链聚合物链段包括但不仅限于如丙烯酸酯类聚合物、饱和烯烃类聚合物、不饱和烯烃类聚合物、聚苯乙烯类聚合物、含卤素的烯烃类聚合物、聚丙烯腈类聚合物、聚乙烯醇类聚合物、聚(2-唑啉)类聚合物、聚醚类聚合物、聚酯类聚合物、生物聚酯类聚合物、聚碳酸酯类聚合物、聚氨酯类聚合物、聚脲类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚胺类聚合物、液晶类聚合物、环氧类聚合物、聚硫醚类聚合物等的均聚物、共聚物、改性物、衍生物等。

在本发明的另一个实施方式中,优选所述的聚合物链段为元素杂链结构,作为例子,如各类聚有机硅聚合物,该类聚合物通常具有很好的耐腐蚀性、耐油耐水性、耐高低温性能以及拉伸韧性优良等特点。

在本发明的另一个实施方式中,优选所述的聚合物链段的玻璃化转变温度不高于25℃,其在室温下体现为柔性,方便在常温下进行后续产物的加工制备,方便获得柔性和粘性的产物,也便于通过增加交联密度或使用其他添加物来调节材料基体的软硬度,作为基体有利于体现非共价动态性,获得良好的吸能作用。在本发明的另一个实施方式中,优选所述的聚合物链段的玻璃化转变温度高于25℃但低于40℃,有利于引入温度敏感性、适中的弹性等特性。在本发明的另一个实施方式中,优选所述的聚合物链段的玻璃化转变温度不低于40℃,有利于引入形状记忆性、高温尺寸稳定性、低温和常温硬度等特性。在本发明的另一种实施方式中,优选所述的聚合物链段的玻璃化转变温度不低于100℃。

在本发明的实施方式中,用于连接力敏基元和/或非共价基元的小分子和/或聚合物链段可以具有任意合适的拓扑结构,包括但不仅限于直链结构、支化结构(包括但不限于星状、h型、树枝状、梳状、超支化)、环状结构(包括但不限于单环、多环、桥环、索环、轮环)、二维/三维团簇结构及其两种或任几种的组合;其中,优选便于合成与控制结构的直链结构、结构丰富的支化结构和可以局部增强的二维/三维团簇结构,更优选直链结构和支化结构。在本发明中,甚至不排除使用交联的聚合物颗粒进行进一步聚合/交联等反应和连接。

本发明中所选用的上述各类聚合物及其链段,其可以直接选用商品化的原料,也可以通过合适的聚合方法自行聚合。

本发明中所用术语“分子量”均代表物质的相对分子质量,对于小分子化合物、小分子基团及某些具有固定结构的大分子化合物、大分子基团而言,其分子量一般具有单分散性,也即具有固定分子量;而对于低聚物,高聚物、低聚物残基、高聚物残基等具有多分散性分子量的物质,其分子量一般指代平均分子量。其中,本发明中的小分子化合物、小分子基团特指分子量不超过1000da的化合物或基团;大分子化合物、大分子基团特指分子量大于1000da的化合物或基团。

在本发明中,制备聚合物时,可根据制备工艺、成型过程以及使用性能要求等实际需要,有选择地添加或使用助剂、填料、溶胀剂来共同作为聚合物的配方组分,其可以改善材料加工性能、提高产品质量和产量,降低产品成本或者赋予产品某种特有的应用性能,但这些添加物或使用物并不是必须的。

其中,所述的助剂可包括但不限于下列一种或几种的组合,如合成助剂,包括催化剂、引发剂;稳定化助剂,包括抗氧化剂、光稳定剂、热稳定剂、分散剂、乳化剂、阻燃剂;改善力学性能的助剂,包括增韧剂、偶联剂;提高加工性能的助剂,包括溶剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、增稠剂、触变剂、流平剂;改变色光的助剂,包括着色剂、荧光增白剂、消光剂;其他助剂,包括抗静电剂、杀菌防霉剂、发泡剂、泡沫稳定剂、成核剂、流变剂等。

在本发明中,所述的填料,包括但不仅限于无机非金属填料、金属填料、有机填料、有机金属化合物填料。

所述的无机非金属填料,包括但不仅限于以下任一种或任几种:碳酸钙、陶土、硫酸钡、硫酸钙和亚硫酸钙、滑石粉、白炭黑、石英、云母粉、粘土、石棉、石棉纤维、正长石、白垩、石灰石、重晶石粉、石膏、二氧化硅、石墨、炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、富勒烯、碳纳米管、黑磷纳米片、二硫化钼、硅藻土、赤泥、硅灰石、硅铝炭黑、氢氧化铝、氢氧化镁、纳米fe3o4颗粒、纳米γ-fe2o3颗粒、纳米mgfe2o4颗粒、纳米mnfe2o4颗粒、纳米cofe2o4颗粒、量子点(包括但不仅限于硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点)、上转换晶体颗粒(包括但不仅限于nayf4:er、caf2:er、gd2(moo4)3:er、y2o3:er、gd2o2s:er、bay2f8:er、linbo3:er,yb,ln、gd2o2:er,yb、y3al5o12:er,yb、tio2:er,yb、yf3:er,yb、lu2o3:yb,tm、nayf4:er,yb、lacl3:pr、nagdf4:yb,的核壳纳米结构、nayf4:yb,tm、y2bazno5:yb,ho、nayf4:yb,tm的核壳纳米结构、nayf4:yb,的核壳纳米结构)、油页岩粉、膨胀珍珠岩粉、氮化铝粉、氮化硼粉、蛭石、铁泥、白泥、碱泥、硼泥、玻璃微珠、树脂微珠、玻璃粉、玻璃纤维、碳纤维、石英纤维、炭芯硼纤维、二硼化钛纤维、钛酸钙纤维、碳化硅纤维、陶瓷纤维、晶须等。在本发明的一个实施方式中,优选具有导电性的无机非金属填料,包括但不仅限于石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维,方便获得导电性和/或具有电热功能的复合材料。在本发明的另一个实施方式中,优选具有在红外和/或近红外光作用下具有发热功能的非金属填料,包括但不仅限于石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、黑磷纳米片、纳米fe3o4,方便获得可利用红外和/或近红外光进行加热的复合材料。在本发明的另一个实施方式中,优选具有导热性的无机非金属填料,包括但不仅限于石墨、石墨烯、碳纳米管、氮化铝、氮化硼、碳化硅,方便获得导热功能的复合材料。

所述的金属填料,包括金属化合物,包括但不仅限于以下任一种或任几种:金属粉末、纤维,其包括但不仅限于铜、银、镍、铁、金等及其合金的粉末、纤维;纳米金属颗粒,其包括但不仅限于纳米金颗粒、纳米银颗粒、纳米钯颗粒、纳米铁颗粒、纳米钴颗粒、纳米镍颗粒、纳米copt3颗粒、纳米fept颗粒、纳米fepd颗粒、镍铁双金属磁性纳米颗粒以及其他在红外、近红外、紫外、电磁至少一种作用下可以发热的纳米金属颗粒等;液态金属,其包括但不仅限于汞、镓、镓铟液态合金、镓铟锡液态合金、其它镓基液态金属合金。在本发明的一个实施方式中,优选可以进行电磁和/或近红外加热的填料,包括但不仅限于纳米金、纳米银、纳米钯,以便进行遥感加热。在本发明的另一个实施方式中,优选液态金属填料,可以在增强柔性基材的导热、导电性能的同时保持基材的柔性和延展性。

所述的有机填料,包括但不仅限于以下任一种或任几种:①天然有机填料;②合成树脂填料;③合成橡胶填料;④合成纤维填料;⑤可发泡聚合物颗粒;⑥共轭高分子;⑦有机功能染料/颜料。具有包括紫外吸收、荧光、发光、光热等性能的有机填料对本发明具有重要意义,可以充分利用其性能获得多功能性。

所述的有机金属化合物填料,其中含有金属有机配合物成分,其中金属原子与碳原子直接相连成键(包括配位键和sigma键等),其可以是小分子或大分子,其可以是无定型或晶体结构。金属有机化合物往往优异的性能,包括紫外吸收、荧光、发光、磁性、催化性、光热、电磁热等性能。

其中,填料类型不限定,主要根据所需求的材料性能而定,优选碳酸钙、粘土、炭黑、石墨烯、(中空)玻璃微珠、纳米fe3o4颗粒、纳米二氧化硅、量子点、上转换金属颗粒、发泡微球、可发泡颗粒、玻璃纤维、碳纤维、金属粉、纳米金属颗粒、合成橡胶、合成纤维、合成树脂、树脂微珠、有机金属化合物、具有光热性能的有机材料。所用的填料用量没有特别限定,一般为1-30wt%。在本发明的实施方式中,填料也可以选择性地通过改性再进行分散复合或直接连接入聚合物链,可以有效提高分散性、相容性和填充量等,特别是对于光热、电磁热等作用时具有重要意义。

其中,所述的溶胀剂可包括但不限于水、有机溶剂、离子液体、齐聚物、增塑剂。其中,齐聚物也可以视为增塑剂。

其中,所述的溶胀剂中的离子液体一般由有机阳离子和无机阴离子组成,作为举例,阳离子选自包括但不限于烷基季铵离子、烷基季瞵离子、1,3-二烷基取代的咪唑离子、n-烷基取代的吡啶离子等;阴离子选自包括但不限于为卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、也有cf3so3-、(cf3so2)2n-、c3f7coo-、c4f9so3-、cf3coo-、(cf3so2)3c-、(c2f5so2)3c-、(c2f5so2)2n-、sbf6-、asf6-等。本发明所使用的离子液体中,阳离子优选咪唑阳离子,阴离子优选六氟磷酸根离子和四氟硼酸根离子。

在本发明中的力致响应性聚合物,其可以具有一个、两个或两个以上的玻璃化转变温度,也可以不具有玻璃化转变温度。其中,本发明的一种优选实施方式,所述力致响应性聚合物具有的玻璃化转变温度至少有一个高于100℃,更优选全部高于100℃,所得力致响应性聚合物的尺寸稳定性、力学强度、耐高温性好,适用于对应力承载和刚性要求较高的吸能情景;本发明的另一种优选实施方式,所述力致响应性聚合物具有的玻璃化转变温度至少有一个处于25~100℃之间,更优选全部处于25~100℃之间,便于在室温以上制得普通固体、泡沫以及凝胶等形态的聚合物制品,适用于对力学强度和韧性要求较高的吸能情景;本发明的另一种优选实施方式,所述力致响应性聚合物具有的玻璃化转变温度至少有一个低于25℃,更优选全部低于25℃,最优选全部低于0℃,所得力致响应性聚合物具有较好的柔性,有利于在室温、低温下使用,也便于作为弹性体、凝胶、泡沫以及普通固体等材料进行使用,有利于体现出应力敏感性、非共价动态性、自修复等性能,也有利于获得更好的能量吸收和耗散效果。在本发明中,优选所述力致响应性聚合物具有的玻璃化转变温度至少有一个低于25℃,更优选全部低于25℃。所述力致响应性聚合物具有的玻璃化转变温度均低于25℃时,力致响应性聚合物具有较好的柔性和可蠕变性,更便于获得吸能性能。

在本发明的实施方式中,所述的用于吸能的力致响应性聚合物的形态可以是普通固体、凝胶(包括水凝胶、有机凝胶、齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶)、弹性体、泡沫材料等,其中,普通固体和泡沫材料中含有的可溶解小分子量成分含量一般不高于10wt%,而凝胶中含有的小分子量成分含量一般不低于50wt%。普通固体的形状和体积比较固定,具有更好的尺寸稳定性、机械强度,可以不受有机溶胀剂或水的约束。弹性体具有普通固体的普遍性质,但同时具有较好的弹性、韧性、阻尼缓冲等特性,适合应用于制备吸能材料。凝胶质地柔软而具有弹性,兼具液体和固体的性质,具有良好的稳定性、机械强度以及阻尼缓冲特性,适合应用于制备吸能材料。泡沫材料具有密度小,轻质,比强度高等特点;所述的泡沫材料本身具有吸收冲击载荷的能力,此外泡沫材料中所含的力敏团结构在外力或能量冲击下可以实现力致响应,进一步吸收和耗散大量的能量,使其综合吸能能力大幅提高,获得更优的吸能防护效果,非常适合制备缓冲减震材料。不同形态的材料可以在不同的领域具有合适的用途。

在本发明的实施方式中,聚合物凝胶可以通过在溶胀剂(包括水、有机溶剂、齐聚物、增塑剂、离子液体中之一或其组合)中进行交联获得,也可以在聚合物制备完成后再利用溶胀剂进行溶胀获得。当然,本发明不仅限与此,本领域技术人员可以根据本发明的逻辑和脉络,合理有效地实现。

在聚合物的制备过程中,主要采用机械发泡法、物理发泡法、化学发泡法三种方法对其进行发泡。

其中,所述的机械发泡法,是在聚合物的制备过程中借助强烈搅拌把大量空气或其他气体引入聚合物的乳液、悬浮液或溶液中使之成为均匀的泡沫体,然后经过物理或化学变化使之成型而成为泡沫材料。为缩短成型周期可通入空气和加入乳化剂或表面活性剂。

其中,所述的物理发泡法,是在聚合物的制备过程中利用物理原理来实现聚合物的发泡,其包括但不仅限于以下方法:(1)惰性气体发泡法,即在加压情况下把惰性气体压入熔融聚合物或糊状物料中,然后减压升温,使溶解的气体膨胀而发泡;(2)利用低沸点液体蒸发气化发泡,即把低沸点液体压入聚合物中或在一定的压力、温度状况下,使液体溶入聚合物(颗粒)中,然后将聚合物加热软化,液体也随之蒸发气化而发泡;(3)溶出法,即用液体介质浸入聚合物中溶解掉事先所添加的固体物质,使聚合物中出现大量孔隙而呈发泡状,如将可溶性物质食盐等先与聚合物混合,等到成型为制品后,再将制品放在水中反复处理,把可溶性物质溶出,即得到开孔型泡沫制品;(4)中空微球法,即在材料中加入中空微球后经复合而成为闭孔型泡沫聚合物;(5)填充可发泡颗粒法,先混合填充可发泡颗粒,在成型或混合过程中使可发泡颗粒发泡以活动发泡的聚合物材料;其中,优选利用在聚合物中溶入惰性气体和低沸点液体的方法进行发泡。采用物理发泡法,具有操作中毒性较小,发泡原料成本较低,发泡剂无残留体等优点。此外,还可以采用冷冻干燥法制备。

其中,所述的化学发泡法,是在聚合物发泡过程中伴随着化学反应,产生气体而发泡的方法,其包括但不仅限于以下两种方法:(1)热分解型发泡剂发泡法,即利用化学发泡剂加热后分解放出的气体进行发泡。(2)聚合物组分间相互作用产生气体的发泡法,即利用发泡体系中的两个或多个组分之间发生的化学反应,生成惰性气体(如二氧化碳或氮气)致使聚合物膨胀而发泡。发泡过程中为控制聚合反应和发泡反应平衡进行,为保证制品有较好的质量,一般加入少量催化剂和泡沫稳定剂(或表面活性剂)。其中,优选利用在聚合物中添加化学发泡剂的方法进行发泡。

在聚合物的制备过程中,本领域的技术人员可根据实际制备情况以及目标聚合物性能选择合适的发泡方法以及泡沫材料成型方法对其泡沫材料进行制备。

在本发明的实施方式中,聚合物泡沫材料的结构涉及开孔结构、闭孔结构、半开半闭结构三种。开孔结构中,泡孔与泡孔之间互相连通,或完全连通,单维或三维都能通过气体或液体,泡孔径为0.01-3mm不等。闭孔结构,具有独立泡孔结构,内部泡孔与泡孔之间有壁膜隔开,绝大多数都不相互连通,泡孔径为0.01-3mm不等。所含有的泡孔既有相互连通又有互不连通的结构则为半开孔结构。对于已形成闭孔的泡沫结构,也可借助机械施压或化学方法使其成为开孔结构,本领域的技术人员可依据实际需要进行选择。

在本发明的实施方式中,聚合物泡沫材料按照其硬度分类,可分为软质、硬质和半硬质三类:(1)软质泡沫,在23℃和50%的相对湿度下,泡沫塑料的弹性模量小于70mpa;(2)硬质泡沫,在23℃和50%的相对湿度下,弹性模量大于700mpa;(3)半硬质(或半软质)泡沫,介于以上两类之间的泡沫体,其弹性模量介于70mpa和700mpa之间。

在本发明的实施方式中,聚合物泡沫材料按照其密度又可分为低发泡、中发泡和高发泡。低发泡的泡沫材料,其密度大于0.4g/cm3,发泡倍率小于1.5;中发泡的泡沫材料,其密度为0.1~0.4g/cm3,发泡倍率为1.5~9;而高发泡的泡沫材料,其密度小于0.1g/cm3,发泡倍率大于9。

本领域的技术人员可根据实际条件及需求选择合适的发泡方法、成型方法制备聚合物泡沫制品。

在本发明中,基于力致响应性聚合物所具有的杂网络结构及其含有的力敏团与非共价基元,不仅可以为吸能材料提供优良的结构支撑与力学强度,而且还可获得力致响应性、非共价动态性,制备出具有良好吸能效果的聚合物涂层、粘结剂、纤维、薄膜、板材、弹性体、凝胶、泡沫等材料,应用于军事、警察、安防、汽车、航空航天、医疗、家电、电子电器、机械、船舶、建筑、化工、运动等领域的防护等。此外,力致响应性聚合物吸能材料中的力敏团在力致活化后伴随产生的化学和/或物理信号改变以及生成新基团/新物质等,还可以实现对吸能材料结构损伤进行警示、监控、检测等。通过对力敏团结构的合理设计、选择与组合使用、聚合物链结构的选择、聚合物交联网络结构的设计与调控以及将一种或多种力敏团引入到同一个或不同的交联网络中,获得丰富的力致响应性能/效果,提供更有效的吸能防护性能,进一步拓展其应用范围。

例如,将力致响应性聚合物制备成具有吸能防护特性的普通固体、弹性体、泡沫和凝胶材料,应用于空降和空投防护、车辆防撞、电子电器物品和精密机械仪器的抗冲击和减振防护等方面,或制成医用防护制品、冲击防护制品、运动防护制品、护具等用于对人体、动物体、物品等在日常生活、生产和运动中进行抗冲击防护,或用于军警用防护材料等方面;制备成防爆帐篷、毯、墙、防弹玻璃夹层胶、夹层板材等,对物品进行防爆保护,减少物品或人体在包括爆炸产生的冲击波等外力作用下所受到的震动和冲击;将力致响应性聚合物材料应用于制作阻尼减震器,用于各种机动车辆、机械设备、桥梁、建筑的震动隔离,在受到振动时,其中的力敏团被力致激活,耗散大量能量起到阻尼效果,从而有效地缓和震动体的震动,还可以合理利用力敏团的力致响应性,监控和警示阻尼减震器的过载情况;在力致响应性聚合物中引入具有动态共价特征的力敏团结构,基于其可逆的力致活化特性,不仅可以获得可循环/可重复的吸能性能与力致响应性,而且能够在聚合物材料出现损伤时,还能与非共价交联一起为聚合物提供自修复性能;将非共价交联作用、具有可逆的力致活化特性的力敏团交联作为临时交联点,与聚合物中的普通共价交联结合,可获得具有形状记忆功能的吸能材料与个性化和定制化的吸能用品,应用于特定场合;又如,在力致响应聚合物中引入具有力致发光或力致变色的力敏团,可以在其吸能过程产生直观可视的感应防护对象所受到的冲击能量/冲击力的位置、大小以及受破坏的程度等信息,方便进行预防和后期干预/优化,这些都是传统吸能材料完全不具备的性能。

下面结合一些具体实施例对本发明所述的基于具有杂网络结构的力致响应性聚合物的吸能方法进行进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明,非限定本发明的保护范围。

实施例1

取50摩尔当量3-丙烯酰氧基丙烷-1-磺酸钠、50摩尔当量2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵、4摩尔当量化合物(a)、4摩尔当量聚乙二醇双丙烯酸酯、0.4摩尔当量aibn,置于反应容器中,用适量dmf溶解,然后在氮气氛下,70℃搅拌反应24h,结束反应后除去杂质和溶剂,再将提纯产物溶胀在大量的紫色石蕊水溶液中,达到溶胀平衡后,可得到一种聚合物水凝胶。测得凝胶的拉伸强度为1.8mpa,断裂伸长率为634%。对凝胶样品进行局部压缩或弯折时,受力区域的颜色会变成红色,这是因为其中的磺酸基系列共价单力敏团发生异裂,产生磺酸基团,其与石蕊试剂相作用,而导致凝胶颜色变化。本实施例中的凝胶材料可作为抗冲防护凝胶,进行抗冲击防护,而且通过其颜色变化可以可视化地反馈受力大小、冲击位置以及冲击强度等信息。

实施例2

以过氧化二苯甲酰为引发剂,以马来酸酐为接枝改性剂,对低分子量三元乙丙橡胶进行接枝改性,制得马来酸酐接枝改性的三元乙丙橡胶,其中,过氧化二苯甲酰与马来酸酐的质量比为1∶20。取45g马来酸酐接枝乙丙橡胶置于反应容器中,加入40ml二甲苯溶剂,加热搅拌30min,再加入1.3g化合物(a)和1.2g双(2-羟乙基)琥珀酰胺,升温至80℃搅拌混合后,加入0.4g对甲苯磺酸、0.8g有机膨润土、0.3g氮化硼、0.08g马来酸二丁基锡、0.3g纳米氧化锌、0.02g抗氧剂bht,然后在氮气氛下80℃搅拌反应6h,将所得产物置于模具中,并在80℃真空烘箱干燥12h,可得到一种三元乙丙橡胶弹性体材料。该弹性体具有很好的压缩回弹性,将样品压缩到一定形变时,其颜色会变成橙红色。本实施例中弹性体材料可用作具有应力警示功能的阻尼材料使用,对精密仪器设备进行减震、减振。

实施例3

取2摩尔当量聚氧化丙烯二胺(分子量为2000)、4摩尔当量化合物(a)溶解在适量甲苯中,再加入7.5摩尔当量异氟尔酮二异氰酸酯,混合均匀后加入少量的辛酸亚锡催化剂,然后在氮气氛下,40℃搅拌反应2h,再加入1摩尔当量三(2-氨基乙基)胺,继续反应6h,再加入5wt%滑石粉、10wt%回收橡胶颗粒、1wt%复合抗菌剂khfs-zn,混合均匀后将产物置于模具中,并在80℃真空烘箱中干燥,最终得到一种聚脲弹性体。该弹性体的拉伸强度为19.9mpa,断裂伸长率为565%,永久变形为17%,撕裂强度为238kn/m。对弹性体进行压缩时,其能够发出蓝紫色荧光。该弹性体还具有很好的耐磨性和耐霉菌性,可将其作为阻尼材料使用,进行阻尼减震。

实施例4

以三乙胺为催化剂,以二氯甲烷为溶剂,由羟基双封端的聚四氢呋喃二醇与琥珀酸酐在氮气氛下,室温搅拌反应4h,然后回流反应1h,制得羧基双封端聚四氢呋喃;取2摩尔当量羧基双封端聚四氢呋喃、2摩尔当量富马酸、4摩尔当量化合物(a)、1摩尔当量化合物(b)、3摩尔当量四(3-羟基丙酸)季戊四醇酯,置于反应容器中,用适量的氯仿溶解,再加入8摩尔当量4-二甲基氨基吡啶、32摩尔当量二环己基碳二亚胺,然后在室温搅拌反应24h,结束反应后除去杂质和溶剂,再将提纯产物溶胀在氯仿中,然后在搅拌下滴加入溶有2摩尔当量三氟甲烷磺酸锌的乙腈溶液,滴加完成后继续搅拌1h,再将所得产物置于平板模具中,先自然干燥24h,再真空干燥6h,待溶剂完全挥发后可得到聚合物弹性体。在机械力作用下,其中的均裂力敏团受力活化,产生蓝色自由基,并且其能够引发富马酸酯基发生自由基加成反应,获得力致增强作用。该弹性体可作为一种具有应力监控功能和力致增强功能的密封材料,进行吸能抗震的同时达到密封隔绝作用。

实施例5

取8摩尔当量化合物(a)、0.6摩尔当量氢封端聚苯基-二甲基氢基硅氧烷(b)、10摩尔当量二甲基二乙烯基硅烷、12摩尔当量2-(烯丙氧基)蒽,置于反应容器中,用适量甲苯溶解,再加入适量的铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷配合物的二甲苯溶液(其中铂含量为0.003wt%),在氩气氛下,60℃搅拌反应24h,再加入6摩尔当量葫芦[8]脲,继续搅拌反应24h,结束反应后,除去催化剂和溶剂,得到一种强韧的聚合物固体。该固体样品在可见光照射下能够在外力拉伸下进行缓慢地延展,延展至一定形变后,固定形变,然后通过略微加热样品可以使其固定形状;并可以利用紫外光对样品进行照射,光控da力敏团结构会被锁定,在压力或拉力作用下无法发生逆da反应,表现出很好的结构稳定性和形状固定性。本实施例中的韧性固体样品可作为具有力/光双重控制的形状记忆缓冲垫片材料,进行缓冲吸能。

实施例6

以安息香二甲醚为光引发剂,由摩尔比为2∶1的4-丁-3-烯氧基苯胺与(1,3-二巯基丙烷-2-基)氨基甲酸叔丁酯,在365nm紫外光照下反应30min,制得芳胺固化剂(a)。取120份双酚a双缩水甘油醚(分子量为950)、15份活性稀释剂环氧丙烷丁基醚(660a)置于容器中,升温至75℃,得到组分a;取4.5份发泡剂celogen-ot、4份表面活性剂pluronicl-64、10份玻璃微珠(10-100μm)、6份磷酸三苯酯、0.5份月桂基硫酸钠、0.5份抗静电剂sn、5份甲苯,置于另一容器中,搅拌混合均匀后,得到组分b;再将组分b加入组分a后,高速搅拌混合均匀,加入15份固化剂(a)和15份固化剂(b),然后将反应液倒入到涂有脱模剂的模具中,升温至120℃发泡,将所得泡沫体在80℃熟化2h后进行测试。该泡沫材料密度为342kg/m3,拉伸强度为85kpa。对泡沫样品进行压缩或拉伸至较大形变时,形变区域的荧光会发生改变,可反馈材料受到的受力信息。在泡沫体出现破损时还可基于所含力敏团的动态共价特征以及所含侧基氢键作用的非共价动态性,为聚合物提供局部的自修复性能。该泡沫材料还具有优良的耐湿性、耐溶剂性、保温隔热性、阻燃性等特点。该泡沫材料可用作包装材料,进行缓冲保护,防止易碎工艺品、精密仪器的损坏。

实施例7

取1.5摩尔当量氨基封端的四臂聚乙二醇(分子量为8000)、1摩尔单量化合物(a)、2摩尔当量3,6,9-三氧杂十一烷二酸,置于反应容器中,用四氢呋喃溶解,然后加入12摩尔当量n-羟基琥珀酰亚胺和摩尔当量二环己基碳二亚胺,在氮气氛下,室温搅拌反应36h,再加入180wt%聚乙二醇齐聚物、10wt%碳纳米管、5wt%碳化硅,混合均匀后,将混合物料倒入模具中,并在50℃的真空烘箱中干燥12h,得到一种齐聚物溶胀凝胶。拉伸或压缩凝胶样品时,在365nm光照下的荧光会从红色变成黄色。该凝胶材料还具有良好的导热性和散热性,可将其作为具有应力警示功能的导热缓冲垫片,进行缓冲。

实施例8

以辛酸亚锡为催化剂,由等摩尔比的4-羟基甲基苯乙烯与异硫氰酸丁酯反应,制得4-乙烯基苄基丁基硫代氨基甲酸酯。取60摩尔当量苯乙烯、90摩尔当量4-乙烯基苄基丁基硫代氨基甲酸酯、4摩尔当量二乙烯基苯、2摩尔当量化合物(a)、100wt%去离子水、0.5wt%活性磷酸钙、0.1wt%碳酸钙、0.4wt%磷酸三丁酯、0.3wt%十二烷基苯磺酸钠、5wt%六溴环十二烷、0.3wt%过氧化二苯甲酰、0.1wt%过氧化苯甲酸叔丁酯,开启搅拌,待悬浮聚合体系转相正常后,升温至90℃反应5h,用空压机将24l戊烷压入反应容器中,并用氮气进行加压,然后在115℃反应5h,结束反应后,冷却降温至室温,经水洗涤、抽率、烘干,得到可发性聚苯乙烯珠粒。取80份聚苯乙烯珠粒、5份磷酸三苯酯、3份二月桂酸二正丁基锡、2.5份茶多酚、1.2份纳米氧化锌、5份二盐基硬脂酸铅、0.8份十二烷基二甲基氧化胺,混合均匀后,加入到预发泡机通入蒸汽加热预发泡,其中,预发温度为100℃,然后在25℃下熟化10h,再将熟化后的可发性聚苯乙烯珠粒加入到模具中,通入蒸气进行模压发泡成型,其中,发泡温度为110℃,发泡时间为30min,得到一种聚苯乙烯泡沫塑料制品。对泡沫样品进行压缩时,其中的卡宾-金属配位键也受力活化,产生铜卡宾,其能够催化二氧环丁烷化学活化开环,获得间接的发光性能,可将其用作具有撞击损伤检测功能的包装材料,进行吸能防护,减少物品的撞击破损。

实施例9

以过氧化二异丙苯为引发剂,以马来酸酐为接枝改性剂,对低分子量聚乙烯进行熔融接枝改性,制得改性聚乙烯,其中,过氧化二异丙苯与马来酸酐的质量比为1∶15。取65g接枝改性聚乙烯、0.2g抗氧剂168,置于反应容器中,在氮气氛下升温至165℃进行搅拌熔融,再加入3.6g平行复合力敏团二元醇(a)、0.9g己二醇、1.6g2-羟基乙基2-氧代咪唑烷-4-羧酸酯、3.2g对甲苯磺酸、4g邻苯二甲酸二丁酯、1.2g聚氨酯纤维、0.5g二甲基硅油,继续搅拌反应4h,然后将产物置于模具中,并在120℃模压成型,然后缓慢降温至室温,可得到纤维增强的硬质固体。用刮刀在固体样品表面进行敲击,则受压区域的颜色和荧光会发生变化,且随着撞击作用增加,其颜色加深,荧光增强。本实施例中固体材料作为抗冲板材或汽车配件材料,进行抗冲击防护,而且基于其可视化的力响应效果,还可对材料的形变、撞击位置和撞击强度等进行检测。

实施例10

以三乙胺为催化剂,以二氯甲烷为溶剂,由门控复合力敏团二元醇(a)与甲基丙烯酰氯在室温反应12h,制得交联剂;取60摩尔当量甲基丙烯酸甲酯、10摩尔当量五氟苯乙烯、10摩尔当量甲基丙烯酸萘-2-基甲酯、3摩尔当量亚甲基双丙烯酸酯、2摩尔当量上述制得交联剂、0.05摩尔当量bpo,将上述物料置于反应容器中,用适量甲苯溶解,然后在氮气氛下,70℃搅拌反应24h,再加入5wt%碳纤维、10wt%邻苯二甲酸二辛酯、5wt%硬脂酸钡、5wt%磷酸甲苯二苯酯、0.5wt%抗氧剂168、0.5wt%二月桂酸二丁基锡,搅拌混合30min,再将所得产物置于涂有涂膜剂的模具中,并在60℃真空烘箱中保温干燥处理12h,缓慢降温至室温后,可得到一种纤维增强的聚合物固体。该固体样品具有较高的表面硬度和力学强度。对其表面进行敲击或用硬物进行刮擦,当敲击和刮擦力度达到一定程度时,受力区域的颜色会变成绿色。本实施例中固体材料可用作抗冲击板材或汽车保险杠等材料进行抗冲击防护,降低车身和人员的损伤。此外,基于所述固体样品的力致变色性能,还能在吸能过程中可视化地反馈出冲击位置和冲击强度。

实施例11

以1,3,5-三(2-甲氧基-2-丙基)苯为引发剂,以异丁烯为单体,以烯丙基三甲基硅烷为淬灭剂,通过活性阳离子聚合,制得烯丙基封端的三臂聚异丁烯;以安息香二甲醚为光引发剂,以二氯甲烷为溶剂,由上述三臂聚异丁烯与过量的2-溴乙硫醇在365nm紫外光照反应1h,制得溴改性聚异丁烯(a)。取1摩尔当量溴改性聚异丁烯(a)、1.1摩尔当量化合物(b)、0.4摩尔当量5-巯基-3-(2-巯基乙基)戊酸,置于反应容器中,用适量的二氯甲烷溶解,再加入26摩尔当量吡啶催化剂,在室温下搅拌反应3h,再加入0.13摩尔当量三(2-氨基乙基)胺,继续反应6h,结束反应后,除去杂质和溶剂,得到聚异丁烯弹性体。对样品进行压缩时,其中的二氧环丁烷基团能够力致开环,并通过能量转移作用发出红色的光,并且压缩作用越强发光强度越高。在弹性体出现裂纹损伤后,还能基于所含的离子氢键作用,获得局部的自修复性能。本实施例中的弹性体材料可作为具有自修复性能和冲击能量检测功能的阻尼材料使用,进行减震降噪,减少机械部件损耗的作用。

实施例12

以辛酸亚锡为催化剂,以季戊四醇为引发剂,以无水甲苯为溶剂,由丙交酯在氮气氛下,160℃开环聚合6h,制得羟基封端的星型聚丙交酯。取3摩尔当量羟基封端的星型聚丙交酯、18摩尔当量4’-(4-氯苯基)-2,2’,6’,2”-三联吡啶,置于反应容器中,用适量二甲基亚砜溶解,再加入30摩尔当量氢氧化钾催化剂,在氮气氛下,60℃搅拌反应48h,结束反应后除去杂质和溶剂,得到三联吡啶改性的聚丙交酯。取2.2摩尔当量化合物(a)、1摩尔当量化合物(b)溶解到二氯甲烷中,再加入适量的吡啶催化剂,在氮气氛下,室温搅拌10h,结束反应后除去杂质和溶剂,制得化合物i。取1摩尔当量羟基封端的星型聚丙交酯、0.4摩尔当量化合物i、0.8摩尔当量乙二胺四乙酸,置于反应容器中,用适量二氯甲烷溶解,再加入8摩尔当量二环己基碳二亚胺、4摩尔当量4-二甲氨基吡啶,在室温下搅拌反应18h,再加入1摩尔当量三联吡啶改性的聚丙交酯、250wt%柠檬酸三丁酯,继续反应12h,然后滴加入溶有0.5摩尔当量硫酸铁(ii)七水合物的甲醇溶液,搅拌反应1h,然后自然干燥24h,再真空干燥6h,可得到一种增塑剂溶胀凝胶。对凝胶施加不同的压力,其能够呈现不同的颜色和荧光变化。该凝胶材料还具有生物相容性好、可自修复和形状记忆等特点,可将其用作具有冲击能量检测功能的运动防护服进行抗冲击防护,在搏击运动中保护运动员。

实施例13

取130摩尔当量聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(分子量为600)、10摩尔当量二乙二醇二丙烯酸酯、0.1摩尔当量aibn,用适量四氢呋喃溶解,在氮气氛下,70℃搅拌反应24h,结束反应后除去杂质和溶剂,得到交联的聚丙烯酸酯共聚物。取1摩尔当量羟基封端的聚乙二醇(分子量为1000)、1摩尔当量化合物(a)与3.3摩尔当量六亚甲基二异氰酸酯置于反应容器中,加入适量的甲苯溶剂和辛酸亚锡催化剂,在氮气氛下,60℃搅拌反应12h,再加入60wt%交联的聚丙烯酸酯共聚物,充分溶胀后,加入1.1摩尔当量碳酰肼,继续反应12h,结束反应后除去杂质和溶剂,然后将提纯产物溶胀在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体中,达到溶胀平衡后,可得到一种离子液体溶胀凝胶。对凝胶样品进行拉伸或压缩时,当力增加到一定程度时,凝胶会发出蓝色荧光,且其荧光强度会随着力增加而增强,可以反馈材料的受力和受冲击情况,可将其用作防弹衣、防爆服的内填充材料进行缓冲和冲击能量的吸收,减少人员受伤。此外,在凝胶样品破损后,可基于所含力敏团的动态共价特征以及骨架多齿氢键的可逆特性,协同提供较为完整的自修复性能。

实施例14

取1.2摩尔单量氨基封端的聚乙二醇(分子量为3000)、0.3摩尔单量化合物(a)、1摩尔当量均苯三酸,将上述物料置于反应容器中,用适量丙酮溶解,再加入3.3摩尔单量n-羟基琥珀酰亚胺和3.3摩尔单量二环己基碳二亚胺,然后在氮气氛下,室温搅拌反应36h,结束反应后,除去杂质和溶剂,制得交联的聚乙二醇。取2摩尔当量6-氨基-β-环糊精溶解在适量的碳酸氢钠水溶液中(其ph=10),冰浴冷却15min,再加入4摩尔当量丙烯酰氯,冰浴搅拌反应4h,结束反应后,以丙酮为沉淀剂进行沉淀,提纯得到环糊精改性丙烯酰胺。取5摩尔当量1-金刚烷胺、10摩尔当量三乙胺溶解在干燥的四氢呋喃中,冰浴冷却15min,再滴加入溶有5.5摩尔当量的丙烯酰氯,滴加完成后,在室温下搅拌反应4h,制得金刚烷改性丙烯酰胺。取60摩尔单量聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、40摩尔单量环糊精改性丙烯酰胺、40摩尔单量金刚烷改性丙烯酰胺、100wt%交联的聚乙二醇,加入适量蒸馏水溶胀,混合均匀加入0.2wt%四甲基乙二胺、0.2wt%过硫酸铵、0.3wt%纳米银颗粒、1.5wt%石蕊粉末,混合均匀后,将所得物料置于到玻璃模具中,通入氮气鼓泡除氧30min,然后在氮气氛下,365nm紫外光照反应30min,停止光照后,静置反应12h,可得到一种聚合物水凝胶。对凝胶样品进行敲击,受压区域的颜色会变成红色,这是由于其中的三元环系列共价单力敏团受力活化,产生酸性物质,引起颜色变化,这种力致变色性质能够方便对吸能材料的冲击位点进行判断。在凝胶样品出现损伤后,其中的主体-客体作用和氢键作用可提供较好的自修复性能。此外,该凝胶材料还具有强韧、亲肤、抗菌等特点,可将其作为缓冲垫片材料,进行缓冲减震。

实施例15

取60摩尔当量苯乙烯、60摩尔当量n-(2-(4-乙烯基苯基)乙基)丙-2-胺、6摩尔当量二乙烯基苯、0.6摩尔当量bpo,置于反应容器中,用适量甲苯溶解,在氮气氛下,70℃搅拌反应24h,结束反应后提纯得到交联聚苯乙烯。取60摩尔当量化合物(a)、30摩尔当量化合物(b)、30摩尔当量化合物(c)、0.6摩尔当量bpo、50wt%交联聚苯乙烯,将上述物料置于反应容器中,加入适量甲苯溶剂,搅拌溶胀30min,然后在氮气氛下,升温至70℃,恒温搅拌反应24h,将所得产物置于模具中,依次自然干燥24h、60℃真空干燥12h、110℃真空干燥15min,可得到一种聚合物普通固体。该固体样品具有较高的表面硬度和力学强度。在刮擦或撞击作用下,受力区域在365nm光照下的荧光会从深蓝色变成绿色;再将样品置于在110℃真空烘箱中保温30min,刮擦和撞击痕迹会消失且荧光恢复为深蓝色;再次进行刮擦或撞击时,可再次发生荧光变化,表现出可逆的、可循环的力致荧光变化特点。可将本实施例中的固体样品用作具有撞击位点检测功能和刮擦损伤修复功能的消音/隔音板材,进行隔音降噪。

实施例16

取90摩尔当量甲基丙烯酸乙酯、10摩尔当量亚甲基双丙烯酸酯、0.08摩尔当量aibn,用适量四氢呋喃溶解,在氮气氛下,70℃搅拌反应24h,结束反应后提纯得到交联的聚丙烯酸酯。取90摩尔当量甲基丙烯酸乙酯、24摩尔当量化合物(a)、4摩尔当量亚甲基双丙烯酰胺、0.12摩尔当量aibn、50wt%交联的聚丙烯酸酯,置于反应容器中,加入适量四氢呋喃,搅拌溶胀30min,然后在氮气氛下,70℃搅拌反应24h,再加入8摩尔当量tb(no3)3,搅拌反应2h,再将所得产物置于模具中,先自然干燥24h,然后在真空烘箱中干燥24h,可得到一种聚合物普通固体。对固体样品进行弯折、压缩或敲击,受力/形变区域能够发出绿色荧光,且作用力越大,荧光强度越强。当固体样品出现裂纹损伤后,还能基于所含的非共价单力敏团以及骨架氢键作用的可逆特性,实现局部的损伤修复。本实施例中的固体材料可用作一种多功能的抗冲击板材、机械零件,进行抗冲击防护,在吸能过程中,还能方便地对材料的形变、撞击位置、撞击能量等进行检测和分析。

实施例17

取6摩尔当量聚四氢呋喃二醇(分子量为6000)、24摩尔当量三乙胺溶解在二氯甲烷中,在冰浴冷却下,滴加入溶有4.04摩尔当量化合物(a)的二氯甲烷溶液,滴加完后,升温至室温,恒温反应12h,加入3摩尔当量正丁醇,继续反应3h,结束反应后除去杂质和溶剂,得到交联聚醚。再取8摩尔当量聚四氢呋喃二醇(分子量为1200)、80wt%交联聚醚,置于反应容器中,加入适量的氯仿,搅拌溶胀30min,加入12摩尔当量异氟尔酮二异氰酸酯和适量的辛酸亚锡催化剂,40℃搅拌反应3h,再加入2摩尔当量多元复合力敏团二元醇(b)、1摩尔当量季戊四醇、5wt%镓铟液态合金、3wt%纳米二氧化硅、2.5wt%硬脂酸钡、2wt%十二烷基苯磺酸钠,继续反应24h,再将所得产物置于模具中,先自然干燥24h,然后在真空烘箱中干燥24h,可得到一种聚合物弹性体。该弹性体具有强韧、导热以及可自修复等特点,而且其在不同的机械力作用下,可显示出不同的颜色变化,可将该弹性体材料用作具有应力监测与冲击能量检测功能的导热缓冲垫片材料,进行缓冲。

实施例18

从橙皮中提取苎烯氧化物,将其与二氧化碳在β-二亚胺锌的催化作用下发生聚合反应,得到聚碳酸酯。取0.1摩尔当量聚碳酸酯、12摩尔当量化合物(a)、4摩尔当量1,8-辛二硫醇,用适量的氯仿溶解,然后加入1.5wt%安息香二甲醚光引发剂,在氮气氛下,紫外光照反应2h,结束反应后提纯得到交联聚碳酸酯。取0.1摩尔当量聚碳酸酯、50摩尔当量2-溴乙硫醇,用适量的氯仿溶解,然后加入1.5wt%安息香二甲醚,在氮气氛下,紫外光照反应1.5h,制得溴接枝改性的聚碳酸酯;再取0.05摩尔当量溴接枝改性的聚碳酸酯、4摩尔当量1,8-辛二硫醇、4摩尔当量化合物(b)、50wt%交联聚碳酸酯、3wt%聚氨酯纤维、1.5wt%月桂基三甲基氯化铵、1.5wt%马来酸二丁基锡、15wt%邻苯二甲酸二辛酯,将上述物料置于另一反应容器中,用适量氯仿充分溶胀混合后,加入30摩尔当量吡啶催化剂,然后在室温下搅拌反应8h,再将所得产物浇筑到模具中,并在80℃真空烘箱中干燥12h,可得到一种纤维增强的聚合物固体。该固体样品具有很高表面硬度和力学强度以及良好的自修复性能,可将其制成军警防护盾牌、防护头盔,进行抗冲击防护,减少冲突中的人员受伤。

实施例19

取0.5摩尔当量巯丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(分子量为5000)、8摩尔当量1,4-二溴丁烷,用适量的二氯甲烷溶解,再加入60摩尔当量吡啶催化剂,然后在氮气氛下,室温搅拌反应8h,然后加入20摩尔当量化合物(a),继续反应12h,结束反应后除去过量的化合物(a)、催化剂和溶剂,得到第一网络聚合物。再取1摩尔当量巯丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、50wt%第一网络聚合物,用适量二氯甲烷充分溶胀混合后,加入4摩尔当量化合物(b)、4摩尔当量化合物(c),混合均匀后,再加入30摩尔当量的吡啶,然后静置反应12h,结束反应后,先自然干燥24h,然后减压干燥24h,最终得到一种聚硅氧烷弹性体。对样品进行拉伸或压缩时,随着机械力的增加,其颜色会从无色转变为粉红色,进一步增加机械力,颜色会变成蓝色。本实施例中的弹性体材料可用于生产防弹衣、防爆服、搏击训练服等制品,进行抗冲击防护,减少人员受伤。弹性体中的力敏团的力致活化过程,除了获得防爆和缓冲等吸能作用外,其丰富的、次序性的力致变色性能,还能够很好地反馈出材料的冲击位置和冲击强度等信息,便于对制品结构进行设计,达到方便穿着、减少厚重感。此外,基于交联网络中的两种均裂力敏团的可逆特性以及侧基氢键作用的非共价动态性,有利于获得多重的吸能性能以及在材料出现破损后,提供较好的自修复性能。

实施例20

以三乙胺为催化剂,以二氯甲烷为溶剂,由化合物(a)与过量的甲基丙烯酰氯反应,制得化合物(b);取80摩尔单量甲基丙烯酸甲酯、40摩尔当量2-氰基乙基丙烯酸酯、5摩尔当量化合物(b)、5摩尔当量亚甲基双丙烯酰胺、0.2摩尔当量aibn溶解在四氢呋喃中,在氮气氛下,65℃搅拌反应24h,结束反应后提纯得到交联的聚丙烯酯共聚物。取2摩尔当量1,4-丁二醇双丙烯酸酯、0.2摩尔当量1-甲基咪唑、1摩尔当量三乙胺溶解在乙腈与二甲基甲酰胺混合溶剂中(体积比为5∶4),向上述溶液中滴加入溶有3.5摩尔当量咪唑的二甲基甲酰胺溶液,然后搅拌反应12h,制得咪唑基丙烯酸酯(c);取20摩尔当量化合物(c)、20摩尔当量化合物(d)、80摩尔当量甲基丙烯酸甲酯、0.2摩尔当量aibn溶解在四氢呋喃中,再加入100wt%交联的聚丙烯酸酯共聚物,搅拌溶胀30min,然后在氮气氛下,65℃搅拌反应24h,结束反应后除去杂质和溶剂,再将提纯产物溶胀在氯仿中,并在搅拌下滴加入溶有10摩尔当量三氟甲烷磺酸锌zn(otf)2的乙腈溶液,滴加完成后继续搅拌1h,再将所得产物置于模具中,先自然干燥24h,再真空干燥12h,可得到聚合物普通固体。在压力作用下,样品在356nm激发光下的荧光会从亮蓝色转变为红色,可以可视化地反馈材料的受力位置;进一步增加压力,则其中的三元环系列共价单力敏团也能受力活化,而且其力致活化产生的活性基团能够与氰基侧基发生反应,获得力致交联作用,可提高力学强度与提供更好的吸能防护作用。在样品发生裂纹损伤后,还能基于所含的金属-配体作用以及氢键作用、偶极-偶极作用提供额外的自修复性能。基于上述丰富的性能特点,可将该固体样品制成军警防护盾牌、防护头盔进行抗冲击防护,减少冲突中的人员受伤。

实施例21

取1.5摩尔当量聚邻苯二甲酸-1,6-己二醇聚酯二醇、1摩尔当量门控复合力敏团二元醇(a)、3.5摩尔当量1-(1,3-二羟基丙基)-3-乙基脲、24摩尔当量三乙胺,将上述物料溶解在适量的二氯甲烷中,在冰浴冷却下,搅拌滴加入溶有4摩尔当量1,3,5-苯三甲酰氯的二氯甲烷溶液,滴加完成后升温至室温,搅拌反应12h,结束反应后,提纯得到交联聚酯。取2.5摩尔当量聚邻苯二甲酸-1,6-己二醇聚酯二醇、48摩尔当量三乙胺、80wt%交联聚酯,置于反应容器中,加入适量二甲苯溶剂,搅拌溶胀30min,再加入5摩尔当量甲苯二异氰酸酯的四氢呋喃溶液,60℃搅拌反应3h,再加入1摩尔当量三乙醇胺、1摩尔当量多元复合力敏团二元醇(b),继续反应12h,结束反应后,先自然干燥24h,然后真空干燥24h,可得到一种聚合物普通固体。在机械力作用下其中的多元复合力敏团受力活化可获得较好的力致增韧效果,且在较大形变时,门控复合力敏团完全活化,获得蓝光警示作用,反馈受到较大的应力和能量冲击作用。本实施例中的固体材料可制成减振板材或片材,进行减震,提高仪器的运行稳定性和减少仪器因震动损坏。

实施例22

取0.5摩尔当量乙基含氢硅油(分子量为2000)、12摩尔当量化合物(a)、12摩尔当量n-(2-氨基-2-氧代乙基)丙烯酰胺、4摩尔当量二甲基二乙烯基硅烷,用适量甲苯溶解,再加入少量铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷配合物的二甲苯溶液(其中铂含量为0.003wt%),在氩气氛下,60℃搅拌反应48h,制得交联聚硅氧烷。取0.5摩尔当量氨丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(分子量为5000)、8摩尔当量羧基双封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为1200)、4摩尔当量化合物(b)、8摩尔当量化合物(c),置于反应容器中,用适量的二氯甲烷溶解,再加入48摩尔当量n-羟基琥珀酰亚胺和48摩尔当量二环己基碳二亚胺,然后在氮气氛下,室温搅拌反应12h,加入100wt%上述制得的交联的聚硅氧烷、10wt%石墨烯、8wt%纳米氧化锌、1.5wt%抗氧剂bht,继续反应12h,结束反应后除去杂质和溶剂,可得到一种聚合物弹性体。该弹性体样品具有很好的拉伸韧性、抗撕裂性能和回弹性。对弹性体样品进行拉伸或压缩时,其在370nm激发下的荧光会从亮蓝色转变为绿色;进一步增加机械力时,其中的环丁烯力敏团也能受力活化,而且产生的活性基团可通过杂da反应获得力致交联作用,提高材料的力学强度,有助于吸收更多的冲击能量,延迟和阻止材料的进一步破坏。该弹性体可作为一种具有应力监控功能和力致增强功能的减震密封材料,如用作高层建筑玻璃、汽车玻璃等的密封胶条使用,进行减震,防止玻璃破碎。

实施例23

取1摩尔单量羟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、12摩尔单量化合物(b)、48摩尔当量二环己基碳二亚胺、24摩尔当量4-二甲氨基吡啶,用适量dmf溶解,在室温下搅拌反应24h,再加入24摩尔当量2-硫代咪唑烷-4-羧酸,继续反应12h,结束反应后,除去过量的2-硫代咪唑烷-4-羧酸和催化剂、溶剂,得到单网络聚硅氧烷。

取1摩尔当量羟丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、6摩尔当量化合物(b)、48摩尔当量二环己基碳二亚胺、24摩尔当量4-二甲氨基吡啶,用适量dmf溶解,在室温下搅拌反应24h,再加入40摩尔当量正丁酸、100wt%单网络聚硅氧烷、10wt%二环戊二烯、3wt%亚磷酸三丁酯、5wt%石墨烯,继续反应12h,再将所得产物置于模具中,先自然干燥24h,然后真空干燥12h,可得到一种聚硅氧烷弹性体。在机械力作用下,其中的六元环系列力敏团受力活化,使其颜色变成绿色,可以可视化地反馈受力位点;其中的卡宾-金属配位键受力活产生具有催化作用的钌卡宾基团,但由于聚合物基体中分散有催化抑制剂亚磷酸三丁酯,使其在不会立即催化分散在聚合物基体中的二环戊二烯开环聚合,这就便于对材料受力和冲击以及失效情况进行分析,方便进行后期的干预和优化;而将样品局部加热至145℃时,钌卡宾催化剂能够快速催化二环戊二烯发生开环聚合反应,获得进一步的交联作用,实现材料的修复与提升力学强度,表现出很好的实用性。该弹性体可用作防弹衣、防爆服、防爆毯等制品的填充材料,进行缓冲和冲击能量的吸收,在子弹、爆炸等巨大的冲击应力作用下,除了活化力敏团以及破坏其中的氢键作用获得吸能作用外,其产生的局部热量还能快速催化基体增强,获得更好的防护效果。

实施例24

以聚乙二醇(分子量2000)、2-(烯丙氧基)甲基)环氧乙烷、乙酰氯为原料,萘钾为催化剂,制备酯基封端的聚合物(a)。取1摩尔当量聚合物(a)、10摩尔当量化合物(b)、10摩尔当量化合物(c)、1.5wt%安息香二甲醚,置于反应容器中,加入适量四氢呋喃溶剂,在氮气氛下,365nm紫外光照反应2h,结束反应后除去杂质和溶剂,得到第一网络聚合物。

再以安息香二甲醚为光引发剂,由适量的巯基乙酸对聚合物(a)进行接枝改性,制得羧基改性的聚合物;再取0.5摩尔当量羧基改性的聚合物、5摩尔当量化合物(d)溶解在四氢呋喃中,加入20摩尔当量1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺、10摩尔当量4-二甲氨基吡啶,在氮气氛下,室温搅拌反应24h,结束反应后除去杂质和溶剂,得到第二网络聚合物。将1.5g纳米粘土颗粒在1000rpm搅拌下分批加入到150ml蒸馏水中,然后在25℃搅拌分散30min,得到悬浮液;再向所得悬浮液中加入18.5g第一网络聚合物、11.5g第二网络聚合物,然后在35℃搅拌溶胀6h,可得到聚合物水凝胶。在撞击作用下,偶氮腈系列力敏团受力活化产生的自由基能够引发和促进环丁烷系列共价单力敏团力致活化产生的α-氰基丙烯酸酯基发生快速的自由基加成反应,获得进一步的交联作用,协同提高凝胶的力学强度,获得更好的吸能作用。该凝胶材料可用作防护器具、防护头盔、护肘、护膝材料的吸能填充材料或高档跑鞋的缓冲垫片,进行缓冲减震,防止运动过程中膝盖和脚踝受伤,而且在强烈冲击作用下,其吸能效果更好,能更有效地防止人员受伤。

实施例25

取120摩尔当量降冰片烯、40摩尔当量5-降冰片烯-2-羧酸(2-溴乙基)酯,用适量氯苯溶解,通入氮气鼓泡除氧30min,再加入适量的recl5催化剂的氯苯溶液,在氮气氛下,搅拌反应3h,制得含溴聚降冰片烯(a)。取1摩尔当量含溴聚降冰片烯(a)、8摩尔当量1,8-辛二硫醇、12摩尔当量化合物(b),置于反应容器中,用适量二氯甲烷溶解,加入60摩尔当量吡啶催化剂,室温搅拌反应8h,再加入15摩尔当量乙硫醇,继续反应6h,结束反应后,除去过量的乙硫醇、催化剂、溶剂等非交联组分,得到第一网络聚合物。再取1摩尔当量含溴聚降冰片烯(a)、8摩尔当量化合物(c)、4摩尔当量化合物(d)、100wt%第一网络聚合物,置于另一反应容器中,加入适量二氯甲烷,充分溶胀后,加入60摩尔当量吡啶,室温搅拌反应8h,结束反应后除去杂质和溶剂,得到聚降冰片烯弹性体。在低机械力作用下,第一网络中的力敏团先受力活化,可获得吸能性能,而且基于所述力敏团的动态共价特征,能够实现力敏团的再生,发挥多重的、可循环的吸能作用。在较高的机械力作用下,第二网络中的螺噻喃力敏团也能受力活化,产生的巯基负离子能够与第一网络力敏团活化产生的马来酰亚胺基团发生反应,获得进一步的交联作用,可协同提高材料的力学强度,获得更好的吸能作用以及降低和防止人员损伤。本实施例中的弹性体材料可用作防护器具、防护头盔、护肘、护膝等制品,进行抗冲击防护。

实施例26

取120摩尔当量2-丙烯酸-2-甲氧基乙酯、12摩尔当量化合物(a)、0.5摩尔当量aibn,用适量dmf溶解,然后在氮气氛下,65℃搅拌反应24h,结束反应后除去杂质和溶剂,得到第一网络聚合物。取100摩尔当量2-丙烯酸-2-甲氧基乙酯、10摩尔当量化合物(c)、10摩尔当量化合物(d)、4摩尔当量化合物(b)、0.5摩尔当量aibn、80wt%第一网络聚合物、5wt%碳纳米管、5wt%纳米银、0.5wt%二月桂酸二丁基锡,将上述物料用300wt%dmf充分溶胀混合后,将所得物料置于柱形容器中,在氮气氛下,65℃静置反应36h,结束反应后,可得到一种聚合物有机凝胶。测得样品拉伸强度为6.3mpa,断裂伸长率为258%。对凝胶样品进行轻微的局部压缩,则受压区域会变成红腙色,此时撤去压力,其颜色会褪去,再次进行压缩,又可重新变色。该凝胶样品在较大拉力或压力作用下,其中的三元环系列力敏团也能受力活化,产生的活性中间产物能够与第一网络力致活化产生的烷氧基胺自由基发生进一步的交联反应,可协同提高材料力学强度和模量。本实施例中的凝胶材料还具有良好的抗菌性和散热性,可将其制成定制化的手机、平板电脑的防摔保护套进行抗冲击防护,在发生强烈碰撞或高处跌落时,其力学强度能够自动提升,可提供更好的吸能防护效果。

实施例27

取1摩尔当量酰氯基封端的四臂聚乙二醇、0.2摩尔当量化合物(a)、0.8摩尔当量化合物(b)、1摩尔当量化合物(c),置于反应容器中,计上述物料总质量为100份,用适量四氢呋喃溶解,加入8摩尔当量吡啶催化剂,在室温下搅拌反应12h,结束反应后除去杂质和溶剂,然后将提纯产物置于大量的蒸馏水中,达到吸水溶胀平衡后,得到聚合物水凝胶。该凝胶样品具有良好的拉伸韧性、抗撕裂性以及自修复性能。对样品进行压缩时,其在365nm紫外光照下的荧光会从绿色变成橙黄色。该凝胶材料可用作防护牙套、护膝、护肘等制品,进行抗冲击防护,减少运动中的身体冲撞造成的人员受伤。基于凝胶的力致荧光变化,方便对冲击位点和能量进行分析。

实施例28

取30摩尔当量化合物(a)、90摩尔当量6-丙烯酰胺基己酸、6摩尔当量二乙二醇双丙烯酸酯、0.25摩尔当量aibn,置于反应容器中,用适量dmf溶解,然后在氮气氛下,70℃搅拌反应36h,结束反应后提纯得到交联的聚丙烯酸酯共聚物。取3摩尔当量巯基封端的四臂聚乙二醇(分子量为5000)、4摩尔当量含力敏团的二炔基化合物(b)、3wt%苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、60wt%交联的聚丙烯酸酯共聚物,用适量dmf充分溶胀混合后,在氮气氛下,紫外光照反应3h,结束反应后除去杂质和溶剂,再将提纯产物溶胀在大量的蒸馏水中,达到溶胀平衡后,可得到一种聚合物水凝胶。在机械力作用下,其中的罗丹明基团力致活化,引起颜色变化并释放出钙离子,而释放出的钙离子还能与聚丙烯酸酯交联网络中的羧基侧基之间形成新的非共价交联,获得力致增强的作用,进一步提升吸能效果。在凝胶出现破损后,还能基于其中的氢键作用、π-π堆叠作用以及力致产生的离子作用,为吸能材料提供良好的自修复性能。本实施例中凝胶材料可用作空投物资的空降和空投防护材料,进行缓冲,减少物品损坏。

实施例29

取8摩尔当量端羟基氢化聚丁二烯,置于反应容器中,并用适量甲苯溶解,再加入12摩尔当量异氟尔酮二异氰酸酯,混合均匀后加入少量的辛酸亚锡催化剂,然后在氮气氛下,60℃搅拌反应3h,再加入0.5摩尔单量化合物(a)、1.5摩尔单量季戊四醇,继续反应12h,结束反应后,先自然干燥24h,然后在90℃干燥6h,最终得到一种聚氨酯弹性体。在无机械力作用下,弹性体不发出荧光;对样品进行轻微拉伸时,其能够发出橙色荧光;增加拉力,则其荧光发射波长红移,发出红色荧光。这是因为在较低的拉力作用下,其中的罗丹明基团先受力开环,发射荧光;进一步增加拉力则其中的螺吡喃基团也能受力开环,并且通过能量转移实现荧光波长的红移,表现出随着机械力增加而呈现出的次序性的、高对比度的荧光变化。本实施例中的弹性体材料适合用作减震垫片材料,进行减震。基于其力致荧光变化还能够很好地反馈冲击能量变化。

实施例30

取60摩尔当量聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、10摩尔当量化合物(a)、0.1摩尔当量2-氧代戊二酸,置于玻璃反应容器中,用适量dmf溶解,然后在氮气氛下,紫外光照反应5h,制得氢键交联的丙烯酸酯;以三乙胺为催化剂,以二氯甲烷为溶剂,由化合物(b)与过量的甲基丙烯酰氯反应,制得双甲基丙烯酸酯交联剂;取120摩尔当量聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、4摩尔当量亚甲基双丙烯酸酯、4摩尔当量交联剂i、0.2摩尔当量2-氧代戊二酸、50wt%氢键交联的丙烯酸酯,将上述物料加入到适量的去离子水中,搅拌溶胀30min,然后在氮气氛下,紫外光照射5h,停止光照后,在搅拌下加入0.1m聚烯丙基胺盐酸盐溶液,混合均匀后,再加入0.1m聚丙烯酸钠溶液,搅拌反应4h,得到一种强韧的聚合物水凝胶。在机械力作用下,其中的力敏团受力活化,能够发生自消除反应,并且催化二氧环丁烷基团化学发光,反馈材料受到较高的力作用。该凝胶材料还具有很好的抗菌性和自修复性能,可将其用作具有冲击能量检测功能的缓冲垫片材料,进行缓冲减震。

实施例31

取1摩尔当量溴化丁基橡胶(a)、5摩尔当量1,8-辛二硫醇、15摩尔当量化合物(b)、2.5wt%安息香二甲醚,用适量氯仿溶解,然后在氮气氛下,紫外光照反应1h,制得交联的溴化丁基橡胶。再以安息香二甲醚为光引发剂,由2-巯基乙酸对溴化丁基橡胶(a)进行接枝改性,制得羧基改性的溴化丁基橡胶;取1摩尔当量羧基改性的溴化丁基橡胶、5摩尔当量复合力敏团二元醇(c)、15摩尔当量二环己基碳二亚胺、10摩尔当量4-二甲氨基吡啶,在30℃搅拌反应18h,再加入100wt%交联的溴化丁基橡胶,继续反应12h,结束反应后,除去杂质和溶剂,得到一种弹性体。在机械力作用下,其能够发出绿色的光,而且所述复合力敏团完全活化后,不会造成共价交联度的下降,能够较好地维持结构稳定性。该弹性体材料可作为阻尼材料使用,进行阻尼减震。

实施例32

取180摩尔当量苯乙烯、0.15摩尔当量化合物(a)、1摩尔当量五甲基二亚乙基三胺,用适量四氢呋喃溶解,通入氮气鼓泡除氧30min,再加入1摩尔当量溴化亚铜,在氩气氛下,80℃搅拌反应48h,结束反应后,提纯得得到溴单封端的三臂聚苯乙烯;取2摩尔当量溴单封端的三臂聚苯乙烯、6摩尔当量化合物(b)、3摩尔当量溴丙基双封端的聚二甲基硅氧烷,将上述物料溶解在适量的dmf中,再加入36摩尔单量吡啶催化剂,然后在氮气氛下搅拌反应12h,结束反应后,将所得产物置于模具中,并在60℃真空烘箱中干燥48h,得到一种聚合物弹性体。对弹性体进行压缩时,其中的螺吡喃基团受力活化开环,除了产生颜色变化外,还能够催化聚芳氨酯链段自降解,释放出荧光分子。本实施例中的弹性体材料可用作具有冲击位点与冲击能量检测功能的防护材料,进行抗冲击防护。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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