本發(fā)明涉及有機硅彈性體，特別涉及一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、有機硅彈性體因其穩(wěn)定性、耐老化、生物相容性及低表面能等優(yōu)異性能已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用、柔性電子器件和高性能涂料等領(lǐng)域。但是在使用過程中有機硅彈性體不可避免會出現(xiàn)磨損和缺陷，導(dǎo)致材料性能降低和安全隱患，嚴(yán)重影響材料的使用壽命，這在很大程度上限制了有機硅彈性體的使用范圍。因此，如何通過結(jié)構(gòu)設(shè)計得到力學(xué)性能更優(yōu)、自修復(fù)能力更強的聚硅氧烷彈性體顯得尤為重要。當(dāng)下研究較多的主要是將動態(tài)鍵或氫鍵通過一定的手段引入到高分子材料體系中，以達(dá)到自修復(fù)的效果，其中通過多重協(xié)同的方式構(gòu)建的聚硅氧烷彈性體與單一動態(tài)鍵相比在制備方法和自修復(fù)條件等方面都有很大的不同。

2、如cn110092911b公開了一種基于diels-alder反應(yīng)的聚硅氧烷彈性體材料，在對材料進行切口破壞后，自修復(fù)過程需要對材料樣品進行長時間嚴(yán)格的熱處理，熱處理溫度高達(dá)在130攝氏度，并且后續(xù)還需要在80攝氏度的空氣氣氛中反復(fù)進行，時間長達(dá)60h以上，極大限制了實際生產(chǎn)與應(yīng)用。

3、再如cn115819776b公開的一種基于強弱氫鍵的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體制備方法，通過采用線型功能聚硅氧烷和超支化硅球共混的方式，引入多重強弱氫鍵相互作用，雖然該方法制備的聚硅氧烷彈性體能夠在室溫下實現(xiàn)較好的自修復(fù)，但是合成工藝復(fù)雜，單個步驟的反應(yīng)周期長達(dá)4天以上。

4、因此，研發(fā)一種制備工藝簡單、反應(yīng)周期短且能夠在較溫和的條件下實現(xiàn)自愈合的聚硅氧烷彈性體，成為當(dāng)下的研究熱點，對于這類材料的實際生產(chǎn)、應(yīng)用具有重要的意義。故此，我們提出了一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體及其制備方法，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

2、本發(fā)明目的之一在于提供一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，采取的技術(shù)方案為：

3、一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，所述制備方法基于動態(tài)硼酸酯鍵與亞胺鍵協(xié)同制備工藝或氫鍵與動態(tài)硼酸酯鍵/亞胺鍵協(xié)同制備工藝，

4、其中，基于動態(tài)硼酸酯鍵與亞胺鍵協(xié)同制備工藝包括步驟：

5、s1a：低分子量線性聚二甲基硅氧烷(pdms-nh2)與硼酸基團進行配位反應(yīng)，或與醛基發(fā)生還原胺化反應(yīng)制備兩類聚硅氧烷預(yù)聚物；

6、進一步的，聚二甲基硅氧烷選用氨丙基封端，所述聚二甲基硅氧烷的分子量包括但不限于1000、2000和5000。

7、進一步的，硼酸化合物選用鄰醛基苯硼酸、對醛基苯硼酸、間醛基苯硼酸、5-甲?；?-羥基苯硼酸、3-甲?；?-甲基苯硼酸中至少一種。

8、進一步的，苯甲醛化合物選用對苯二甲醛、鄰苯二甲醛、間苯二甲醛、2,5-二乙基對苯二甲醛中的至少一種。

9、s2a：將得到的兩類聚二甲基硅氧烷的預(yù)聚物共混，得到兩種動態(tài)鍵協(xié)同的聚硅氧烷彈性體；

10、進一步的，得到的聚硅氧烷彈性體在真空消泡箱除去氣泡后，在烘箱中60℃除去剩余溶劑。

11、優(yōu)選的，在s1a中選擇分子量為1000氨丙基封端的線性聚二甲基硅氧烷與鄰醛基苯硼酸，在超干四氫呋喃中攪拌溶解，倒入模具中，敞口放置18h，得到樣品淡黃色粘稠液體。

12、優(yōu)選的，在s1a中選擇選擇分子量為1000氨丙基封端的線性聚二甲基硅氧烷與對苯二甲醛，在超干四氫呋喃中攪拌溶解，倒入模具中，敞口放置18h，得到樣品為淡黃色粘稠液體。

13、優(yōu)選的，在s1a中的硼酸類化合物和苯甲醛化合物的反應(yīng)活性存在差異，需要根據(jù)實際反應(yīng)情況和目標(biāo)彈性體的性能要求調(diào)整共混比例。

14、基于氫鍵與動態(tài)硼酸酯鍵/亞胺鍵協(xié)同制備工藝包括步驟：

15、s1b：低分子量線性聚二甲基硅氧烷(pdms-nh2)與異氰酸酯基團反應(yīng)，制備含有氫鍵的聚硅氧烷預(yù)聚物；

16、進一步的，異氰酸酯選用六亞甲基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯中的一種或多種。

17、s2b：將得到的預(yù)聚物與鄰醛基苯硼酸/對苯二甲醛反應(yīng)，通過硼氮配位或還原胺化反應(yīng)得到氫鍵與動態(tài)硼酸酯鍵/亞胺鍵協(xié)同的聚硅氧烷。

18、進一步的，硼酸化合物選用鄰醛基苯硼酸、對醛基苯硼酸、間醛基苯硼酸中的一種或多種。

19、進一步的，苯甲醛化合物選用對苯二甲醛、鄰苯二甲醛、間苯二甲醛中的一種或多種。

20、優(yōu)選的，在s1b中選擇分子量為1000氨丙基封端的線性聚二甲基硅氧烷與六亞甲基異氰酸酯，在超干二氯甲烷中反應(yīng)后，蒸干多余溶劑，得到樣品淡黃色粘稠液體。

21、優(yōu)選的，在s2b中選擇s1b的預(yù)聚物與鄰醛基苯硼酸，在超干thf中攪拌溶解，倒入模具中，敞口放置18h，得到樣品為淡黃色透明聚硅氧烷彈性體。

22、優(yōu)選的，s2b中選擇s1b的預(yù)聚物與對苯二甲醛，在超干thf中攪拌溶解，倒入模具中，敞口放置18h，得到樣品為無色透明的聚硅氧烷彈性體。

23、本發(fā)明目的之二在于提供一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體，采取的技術(shù)方案為：

24、一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體，是采用上述多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法制備而成。

25、所述聚硅氧烷彈性體內(nèi)含有以下任一技術(shù)特征：

26、a、動態(tài)硼酸酯鍵與亞胺鍵,

27、b、氫鍵與動態(tài)硼酸酯鍵，

28、c、氫鍵與動態(tài)亞胺鍵。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

30、1、本發(fā)明與單一動態(tài)亞胺鍵或硼酸酯鍵自修復(fù)體系相比，利用強弱動態(tài)鍵協(xié)同的體系提高了材料的力學(xué)性能和自修復(fù)效率。

31、2、本發(fā)明制備該有機硅彈性體的工藝簡便易行，反應(yīng)周期短，室溫條件下即可完成反應(yīng)。

32、3、自愈合條件溫和，試樣僅在室溫條件下可以實現(xiàn)自修復(fù)，極大方便于工業(yè)生產(chǎn)和實際應(yīng)用，有望應(yīng)用于密封材料和柔性電子器件。使用的原料均為商業(yè)可得的，有利于在工業(yè)化中放大生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，其特征在于：所述制備方法基于動態(tài)硼酸酯鍵與亞胺鍵協(xié)同制備工藝與氫鍵或動態(tài)硼酸酯鍵/亞胺鍵協(xié)同制備工藝，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，其特征在于：在所述s1a中，聚二甲基硅氧烷選用氨丙基封端，所述聚二甲基硅氧烷的分子量包括但不限于1000、2000和5000。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，其特征在于：在所述s1a中，硼酸化合物選用鄰醛基苯硼酸、對醛基苯硼酸、間醛基苯硼酸、5-甲?；?-羥基苯硼酸、3-甲?；?-甲基苯硼酸中至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，其特征在于：在所述s1a中，苯甲醛化合物選用對苯二甲醛、鄰苯二甲醛、間苯二甲醛、2,5-二乙基對苯二甲醛中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，其特征在于：在所述s2a中，得到的聚硅氧烷彈性體在真空消泡箱除去氣泡后，在烘箱中60℃除去剩余溶劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，其特征在于：在所述s1b中，異氰酸酯選用六亞甲基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，其特征在于：在所述s2b中，硼酸化合物選用鄰醛基苯硼酸、對醛基苯硼酸、間醛基苯硼酸中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，其特征在于：在所述s2b中，苯甲醛化合物選用對苯二甲醛、鄰苯二甲醛、間苯二甲醛中的一種或多種。

9.一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體，其特征在于，采用權(quán)利要求1至8任一所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法制備而成。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體，其特征在于，所述聚硅氧烷彈性體內(nèi)含有以下任一技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及有機硅彈性體技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體及其制備方法，所述制備方法基于動態(tài)硼酸酯鍵與亞胺鍵協(xié)同制備工藝與氫鍵與動態(tài)硼酸酯鍵/亞胺鍵協(xié)同制備工藝。本發(fā)明所述的一種多重協(xié)同的自修復(fù)聚硅氧烷彈性體的制備方法，與單一動態(tài)亞胺鍵或硼酸酯鍵自修復(fù)體系相比，利用強弱動態(tài)鍵協(xié)同的體系提高了材料的力學(xué)性能和自修復(fù)效率，制備該有機硅彈性體的工藝簡便易行，反應(yīng)周期短，室溫條件下即可完成反應(yīng)，自愈合條件溫和，試樣僅在室溫條件下可以實現(xiàn)自修復(fù)，極大方便于工業(yè)生產(chǎn)和實際應(yīng)用，有望應(yīng)用于密封材料和柔性電子器件。使用的原料均為商業(yè)可得的，有利于在工業(yè)化中放大生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張夏聰,李娟,魏薇,鐘凌鋒
受保護的技術(shù)使用者：上海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9