[發(fā)明專利]一種低溫快速自愈合的彈性體及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910268904.5
• 申請(qǐng)日: 2019-04-04
• 公開（公告）號(hào): CN110054788B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張安強(qiáng);黃秋萍;雷雨風(fēng);林雅鈴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/24
• 分類號(hào): C08J3/24;C08G77/26;C08G77/388;C08L83/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 桂婷

本發(fā)明屬于材料合成領(lǐng)域，公開了一種低溫快速自愈合的彈性體及其制備方法和應(yīng)用。該低溫快速自愈合的彈性體由以下方法制備得到：以3?氨丙基甲基二乙氧基硅烷、水、1,3?雙(3?氨基丙基)?1,1,3,3?四甲基二硅氧烷為原料進(jìn)行反應(yīng)，得到全側(cè)氨丙基聚硅氧烷；以八甲基環(huán)四硅氧烷、全側(cè)氨丙基聚硅氧烷、1,3?雙(3?氨基丙基)?1,1,3,3?四甲基二硅氧烷為原料，在催化劑的作用下反應(yīng)得到側(cè)氨丙基聚硅氧烷；將側(cè)氨丙基聚硅氧烷和鋁鹽分別溶解在良溶劑中，然后混合進(jìn)行反應(yīng)，即得到低溫快速自愈合的彈性體。本發(fā)明合成的彈性體在20℃下愈合60min的愈合效率為98％以上，在?20℃下愈合60min的愈合效率也在94％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料合成領(lǐng)域，特別涉及一種低溫快速自愈合的彈性體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

材料在使用過程中因長(zhǎng)時(shí)間受到化學(xué)物質(zhì)、外力、光和熱等作用不可避免地造成損害、創(chuàng)傷和斷裂。微裂紋的產(chǎn)生不僅會(huì)降低材料的基本性能，而且嚴(yán)重影響材料的使用壽命。受到自然界生物能夠自主愈合受傷的啟發(fā)，研究人員開始設(shè)計(jì)出具有自愈合性能的材料。在過去的十多年中，自愈合材料在可穿戴電子產(chǎn)品、儲(chǔ)能材料、保護(hù)涂層、醫(yī)療保健材料等方面得到廣泛應(yīng)用。通過將自愈合位點(diǎn)嵌入到合成材料中能夠顯著延長(zhǎng)材料的使用壽命，降低維護(hù)成本，提高材料的使用安全性。自愈合材料根據(jù)其愈合機(jī)理可以分為以下兩種：外在自愈合材料和內(nèi)在自愈合材料。外在自愈合材料是指材料的愈合性能是通過外加的愈合劑實(shí)現(xiàn)的；而內(nèi)在自愈合材料則是指材料的愈合過程依靠聚合物本身的性質(zhì)。內(nèi)在自愈合材料通常是利用可逆共價(jià)鍵的重組和非共價(jià)鍵的相互作用實(shí)現(xiàn)愈合的。

非共價(jià)相互作用在構(gòu)建自愈合材料中扮演著重要的角色。常見的非共價(jià)鍵有氫鍵、金屬配位鍵、離子鍵、π-π堆積等。最近幾年在來，由于金屬配位作用可以根據(jù)調(diào)節(jié)不同的金屬離子、反抗離子以及配體與金屬離子的比例來對(duì)聚合物的性能進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而受到研究人員的廣泛關(guān)注。在金屬配位相互作用中，配體根據(jù)與金屬離子的相互作用一般分為三種：σ配體、π配體、π酸配體。σ配體，在與金屬離子配位的時(shí)候提供孤對(duì)電子對(duì)，形成σ鍵，常見的有氨基、羥基等。π酸配體，與金屬離子在形成σ鍵的同時(shí)也能形成反饋π鍵，常見的有吡啶、羰基、聯(lián)吡啶、唑等。π配體，常見的有苯環(huán)等。由于π酸配體在與金屬配位過程中形成σ鍵的同時(shí)也能形成反饋π鍵從而達(dá)到穩(wěn)固金屬配位的作用，因此利用π酸配體構(gòu)建自愈合材料是近年來人們的研究熱點(diǎn)。研究人員通過將吡啶和唑類等芳香含氮雜環(huán)引入到聚合物鏈上與金屬離子配位來構(gòu)建各種自愈合材料。但是由于金屬與π酸配體的強(qiáng)相互作用，限制了聚合物鏈的運(yùn)動(dòng)以及愈合界面的間配體的交換，從而影響了材料的自愈合效率。而σ配體由于其較弱的相互作用，很少有報(bào)道將其運(yùn)用到自愈合材料中。聚硅氧烷材料因?yàn)槠涮厥獾慕Y(jié)構(gòu)，使得其具有較強(qiáng)的柔順性、較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因此常常被用作自愈合材料的基體。

目前有關(guān)金屬配位的自愈合材料，大多都是研究在室溫下或者高溫下的自愈合行為，極大的限制了自愈合材料作為電子皮膚、導(dǎo)體材料等在低溫環(huán)境中的應(yīng)用。愈合的過程一般有以下三個(gè)影響因素：(1)界面的粘性、(2)分子鏈的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)、(3)金屬與配體的交換。在低溫下，由于分子鏈的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)以及金屬與配體的交換速率受到限制，影響了愈合效率，因而很少有文獻(xiàn)研究自愈合材料在低溫下的自愈合行為。有研究人員將三種不同強(qiáng)度的金屬配位作用引入到聚硅氧烷鏈中，該材料在低溫下能夠發(fā)生愈合過程，但是存在著愈合時(shí)間較長(zhǎng)以及愈合效率不高的問題。

因此，我們希望將弱的金屬配位作用嵌入到在聚硅氧烷鏈上，由此制備出一種低溫高效的自愈合彈性體材料。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種低溫快速自愈合的彈性體的制備方法。

本發(fā)明另一目的在于提供上述方法制備的低溫快速自愈合的彈性體。

本發(fā)明再一目的在于提供上述低溫快速自愈合的彈性體在電子皮膚、導(dǎo)體材料、金屬保護(hù)涂層、密封膠中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：