[發明專利]基于Diels-Alder反應的聚硅氧烷彈性體材料在自修復材料中的應用

有效

• 申請號: 201810098833.4
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN110092911B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 鄭俊萍;王進科
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08G77/388
• 分類號: C08G77/388
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開基于Diels?Alder反應的聚硅氧烷彈性體材料在自修復材料中的應用，將帶有環氧基官能團的縮水甘油糠醚與雙馬來酰亞胺利用Diels?Alder反應，合成具有雙環氧基官能團的物質；再利用該含雙環氧基官能團的物質作為交聯劑與氨丙基封端的聚硅氧烷(或側氨基聚硅氧烷)反應，將Diels?Alder動態熱可逆鍵引入到聚硅氧烷彈性體中。本發明制備的具有自修復性能的聚硅氧烷彈性體無需任何外加修復劑，僅需通過熱處理便可實現彈性體的自修復，該彈性體材料的合成工藝簡單，具有高的自修復效率。

技術領域

本發明涉及聚硅氧烷彈性體材料及其制備領域，更具體地說涉及一種基于Diels-Alder反應的自修復聚硅氧烷彈性體材料及其制備方法。

背景技術

作為一種新穎的智能結構功能材料，自修復聚合物材料能夠通過模擬生物體損傷愈合的機理來實現材料本身微裂紋的自修復，避免其受到進一步破壞，從而延長材料的使用壽命。目前，高分子材料自修復途徑有很多，當下研究的比較多的主要是將動態共價鍵通過一定的手段引入到高分子材料體系中，以達到實現自修復的效果。所謂的動態共價鍵，就是在適合的條件下能夠可逆地斷裂和形成，結合了超分子非共價的可逆性與共價鍵的穩固性的優點，這使得其獲得了廣泛的應用。基于動態共價鍵而構建的聚硅氧烷交聯彈性體材料與傳統的聚硅氧烷彈性體相比，在制備方法、結構與性能等許多方面都有很大的不同，已成為當今聚硅氧烷交聯彈性體材料研究的一個熱點領域。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供了一種在熱處理的條件下即可實現微裂紋自修復的聚硅氧烷交聯彈性體材料，該材料不僅具有良好的機械性能，還可具有高的自修復效率。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

基于Diels-Alder反應的聚硅氧烷彈性體材料在自修復材料中的應用。

基于Diels-Alder反應的聚硅氧烷彈性體材料，以含雙環氧基官能團的物質和氨丙基封端的聚硅氧烷或者側氨基聚硅氧烷在無氧條件下進行反應，以使環氧基官能團與氨丙基封端的聚硅氧烷或者側氨基聚硅氧烷中的氨基官能團發生化學反應，形成交聯的三維網絡體系來進行制備；含雙環氧基官能團的物質由縮水甘油糠醚和雙馬來酰亞胺在無氧條件下反應得到，具體來說：

雙馬來酰亞胺為N,N’-(4,4’-亞甲基二苯基)雙馬來酰亞胺、N,N’-(1,4-亞苯基)雙馬來酰亞胺、1,4-雙(馬來酰亞胺基)丁烷或者1,2-雙(馬來酰亞胺基)乙烷中的一種，即含有兩個及兩個以上馬來酰亞胺結構的物質中的一種。

氨丙基封端的聚硅氧烷的側鏈為甲基、乙烯基、苯基或者氟烴基，氨丙基封端的聚硅氧烷的數均分子量為1000-10000；側氨丙基聚硅氧烷的氨基摩爾含量(mol％)為1-10，數均分子量為1000-10000。

使用惰性保護氣體為反應體系提供無氧條件，如氮氣、氦氣或者氬氣。

在反應中，由氨丙基封端的聚硅氧烷或者側氨基聚硅氧烷提供氨基，雙環氧基官能團的物質提供環氧基，其中，縮水甘油糠醚、雙馬來酰亞胺和聚硅氧烷(氨丙基封端或者側氨基)的摩爾比為(1-3)：(1-2)：(1-2)，優選為(1-2)：1：1。

具體實施中，按照下述步驟進行：

步驟1，將縮水甘油糠醚和雙馬來酰亞胺置于溶劑中混合均勻，在無氧條件下，于60-70℃下回流5-10天(每天24小時)后，置于無水乙醚中沉淀析出，將沉淀物烘干、洗滌提純后，置于冰甲醇中沉淀析出烘干后，得到含雙環氧基官能團的物質；

步驟2，將步驟1制備得到的含雙環氧基官能團的物質和氨丙基封端的聚硅氧烷或者側氨基聚硅氧烷置于溶劑中混合均勻后，將其倒入到模具中，在無氧條件下，揮發和干燥，即可得到聚硅氧烷彈性體材料。