ADAPTABLE THERMOSET POLYMERS WITH INTERNAL DYNAMIC BONDS, AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME

The disclosed technology provides improved thermoset vitrimers. It has been discovered that by incorporating adaptable dynamic groups along the polymer backbone, along with permanent, non-dynamic crosslinking points, an improved thermoset vitrimer is generated. In some variations, a thermoset vitrimer comprises: a linear polymer backbone containing associative dynamic covalently bonded species; a crosslinked network containing non-dynamic branch points; and non-dynamic species between non-dynamic branch points and terminal ends of the linear polymer backbone. Some methods comprise: reacting a linear prepolymer with an amine-containing species to form an amine-terminated linear prepolymer; reacting the amine-terminated linear prepolymer with an isocyanate-containing species to form an isocyanate-endcapped linear prepolymer; mixing the isocyanate-endcapped linear prepolymer with a reactive crosslinking agent having a crosslinking functionality of at least 3; and curing the isocyanate-endcapped linear prepolymer with the reactive crosslinking agent, thereby forming a thermoset vitrimer. Experimentally produced thermoset vitrimers demonstrate the ability for self-repair at elevated temperature. La technologie de l'invention concerne des vitrimères thermodurcis améliorés. Il a été découvert que, par l'incorporation de groupes dynamiques adaptables le long du squelette de polymère, conjointement avec des points de réticulation non dynamiques permanents, un vitrimère thermodurci amélioré est produit. Dans certaines variantes, un vitrimère thermodurci comprend : un squelette de polymère linéaire contenant des espèces dynamiques associatives liées de manière covalente ; un réseau réticulé contenant des points de ramification non dynamiques ; et des espèces non dynamiques entre les points de ramification non dynamiques et les extrémités terminales du squelette de polymère linéaire. Certains procédés comprennent : la réaction d'un prépolymère linéaire avec une espèce contenant une amine pour former un prépolymère linéaire terminé par amine ; la réaction du prépolymère linéaire terminé par amine avec une espèce contenant un isocyanate pour former un prépolymère linéaire coiffé aux extrémités par isocyanate ; le mélange du prépolymère linéaire coiffé aux extrémités par isocyanate avec un agent de réticulation réactif ayant une fonctionnalité de réticulation d'au moins 3 ; et le durcissement du prépolymère linéaire coiffé aux extrémités par isocyanate avec l'agent de ré