[發(fā)明專利]一種柔性可修復導電有機硅復合材料及其制備方法與應變傳感器應用

有效

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• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112175399B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉月濤;張凱銘;高傳慧;武玉民
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08L83/08
• 分類號: C08L83/08;C08K9/04;C08K3/04;C08K3/16;C08G77/388
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明涉及一種柔性可修復導電有機硅復合材料及其制備方法與應變傳感器應用，屬于柔性復合材料領域。本發(fā)明利用含兒茶酚殘基的單體衍生物B通過Schiff堿反應改性含氨基聚硅氧烷衍生物A和氨基改性的多壁碳納米管D分別得到含亞胺鍵和兒茶酚殘基的聚硅氧烷衍生物C和含亞胺鍵和兒茶酚殘基的改性多壁碳納米管E，將含亞胺鍵和兒茶酚殘基的聚硅氧烷衍生物C和含亞胺鍵和兒茶酚殘基的改性多壁碳納米管E進行復合，并且加入氯化鋅，攪拌并超聲后獲得基于氫鍵、金屬配位鍵和亞胺鍵的有機硅復合材料，其具有高效的室溫自愈能力、出色的力學性能、優(yōu)秀的導電能力和敏感的傳感能力。可應用于柔性傳感、電子皮膚、可穿戴電子產(chǎn)品和軟體機器人中的應用。

技術領域

本發(fā)明屬于柔性復合材料領域，特別涉及一種柔性可修復導電有機硅復合材料及其制備方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經(jīng)成為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

隨著高分子復合材料的不斷發(fā)展，在人們的日常生活中各種柔性復合導電器件的需求量愈發(fā)增多，其中最為突出的研究領域自當是柔性傳感、電子皮膚、可穿戴電子產(chǎn)品、軟體機器人等方向，各種柔性復合導電器件往往需要具備可拉伸和可自愈的能力。其中，有機硅復合材料作為一種高分子復合材料，由于其擁有出色的化學穩(wěn)定性、熱力學穩(wěn)定性，且在較寬溫度范圍內具有優(yōu)異的柔韌性，是進一步開發(fā)為各種柔性電子器件的理想平臺。

傳統(tǒng)的有機硅復合材料往往通過將由永久性共價鍵交聯(lián)的有機硅網(wǎng)絡與導電納米材料復合制備而成，但并不具有自修復性能。如何令受損的有機硅復合材料自行修復并恢復其力學性能是一個難題。而基于可逆共價鍵(二硫鍵、亞胺鍵、硼氧鍵和可逆D-A反應等)或動態(tài)相互作用(氫鍵、金屬配位鍵等)制得的有機硅納米復合體系，可通過可逆化學鍵的動態(tài)性，輕松實現(xiàn)復合材料的自修復過程。如有研究公開了一種自修復有機硅彈性體的制備方法，該方法包括：將含1，2-二硫環(huán)戊基衍生物A與含氨基聚硅氧烷衍生物B通過擴鏈反應合成含1，2-二硫環(huán)戊基的聚硅氧烷；利用聚硅氧烷末端二硫環(huán)戊基團雙硫鍵作用實現(xiàn)有機硅高分子網(wǎng)絡的可逆交聯(lián)作用，制備出一種可自愈的硅橡膠材料，但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：材料的可拉伸能力和自修復能力還有研究空間。

發(fā)明內容

為了克服上述問題，本發(fā)明提供了一種柔性可修復導電有機硅復合材料及其制備方法。采用含兒茶酚殘基的單體衍生物B(例如：3，4-二羥基苯甲醛)分別對氨基功能化的聚硅氧烷和氨基改性的多壁碳納米管進行改性，經(jīng)過Schiff堿反應后，兒茶酚殘基通過亞胺鍵分別與硅氧烷和多壁碳納米管相連。將氯化鋅加入復合體系中，使復合體系中同時存在氫鍵、金屬配位鍵和亞胺鍵。在多種可逆且強弱不同的化學鍵的作用下，賦予有機硅復合材料高效的室溫自愈能力和出色的力學性能，由于改性多壁碳納米管的幫助，有機硅復合材料還具備優(yōu)秀的導電能力和敏感的傳感能力；本發(fā)明制備方法綠色簡便，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的第一個方面，提供了一種柔性可修復導電有機硅復合材料的制備方法，包括：

采用含醛基和鄰苯羥基單體衍生物B對含氨基聚硅氧烷衍生物A進行改性，得到含亞胺鍵和兒茶酚殘基的聚硅氧烷衍生物C；

采用含醛基和鄰苯羥基單體衍生物B對氨基改性的多壁碳納米管D進行改性，得到含亞胺鍵和兒茶酚殘基的改性多壁碳納米管E；

將所述含亞胺鍵和兒茶酚殘基的聚硅氧烷衍生物C與含亞胺鍵和兒茶酚殘基的改性多壁碳納米管E與鋅鹽混合均勻，復合，得到柔性可修復導電有機硅復合材料。