[發(fā)明專利]一種高介電低模量的硅橡膠介電彈性體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210344872.4
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114573819B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志杰;喻研;趙云峰;費華峰;戴麗娜;汪倩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: C08G77/388
• 分類號: C08G77/388;C08L83/07;C08L83/05
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 呂少楠

本發(fā)明公開了一種高介電低模量的硅橡膠介電彈性體及其制備方法，所述硅橡膠介電彈性體是采用高極性硅油制備得到的，所述硅油包括至少一種具有式Ⅰ所示結(jié)構(gòu)的聚合物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高極性硅油在硅橡膠生膠基體中不遷移、與硅橡膠生膠相容性好、高效、易于添加；本發(fā)明的硅橡膠介電彈性體介電常數(shù)高、楊氏模量低；本發(fā)明制備方法簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于介電彈性體領(lǐng)域，涉及一種高極性硅油、包括該高極性硅油的硅橡膠介電彈性體及其制備方法，具體地說，是通過將高極性硅油添加到硅橡膠生膠中制備得到的一種高介電低模量的硅橡膠介電彈性體。

背景技術(shù)

介電彈性體是一種很有前途的軟的電活性材料。介電彈性體可以根據(jù)外部電場的作用顯著改變自己的大小或形狀，從而將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。由于介電彈性體質(zhì)量輕，快速響應(yīng)，低成本，大應(yīng)變，和高的彈性能量密度等特點，在觸覺反饋，軟機器人，能量收集，人造肌肉等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

介電彈性體驅(qū)動器的工作原理可用公式：(公式中：S_z為面積方向的形變量；ε_r和ε₀分別為介電彈性體的相對介電常數(shù)和真空介電常數(shù)(8.85×10^-12F/m)；Y為楊氏模量；E為施加電場強度)。因此，提高彈性體的介電常數(shù)和降低彈性體的楊氏模量均能有效提高介電彈性體的驅(qū)動形變。

硅橡膠介電彈性體具有高效、耐久、響應(yīng)速度快和寬的溫度使用范圍等優(yōu)點，是介電彈性體的常用材料。然而硅橡膠較低的介電常數(shù)限制了其應(yīng)用價值。中國專利申請201110351670.4公開了一種高介電硅橡膠及其制備方法，將陶瓷填料和導(dǎo)電半導(dǎo)體填料添加到硅橡膠中，介電常數(shù)有效提高，但填料添加導(dǎo)致材料機械性能變差。中國專利申請201910644658.9公開了一種具有高介電低模量高擊穿場強的介電彈性體材料及其制備方法，其將極性交聯(lián)劑加入到硅橡膠中制備了一種帶有極性基團的硅橡膠介電彈性體材料，介電常數(shù)得以提高，模量下降。然而硅橡膠中極性交聯(lián)劑含量添加有限，限制了其介電常數(shù)提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高極性硅油、含有該高極性硅油的高介電低模量的硅橡膠介電彈性體及其制備方法。本發(fā)明的高極性硅油是一種側(cè)鏈含有的極性基團的聚硅氧烷，即通過向聚硅氧烷側(cè)鏈引入極性基團來提高聚硅氧烷的介電常數(shù)。進一步，通過將該高極性硅油添加到硅橡膠生膠中得到一種高介電低模量的硅橡膠介電彈性體。本發(fā)明方法工藝簡單，且可根據(jù)需要有效控制硅橡膠的介電常數(shù)，可促進硅橡膠介電彈性體的實際應(yīng)用。

本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種硅油，其包括至少一種具有式Ⅰ所示結(jié)構(gòu)的聚合物；

其中，R₁、R₂和R₃相同或不同，彼此獨立地選自C_1-6烷基、C_6-12芳基取代的C_1-6烷基、C_6-12芳基、至少一個C_1-6烷基取代的C_6-12芳基；

R₄選自硝基、-C_1-5亞烷基氰基、-C_1-5亞烷基醛基、C_1-5鹵代烷基和鹵素；

每一個R₅相同或不同，彼此獨立地選自C_1-6烷基；

m+n為大于0且小于等于200的任意整數(shù)，且n不為0；

l為0～100之內(nèi)的任意整數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明，R₁、R₂和R₃各自獨立地選自甲基、乙基、乙基苯基、2,4-二甲基苯基、芐基。