[发明专利]一种应力响应智能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种应力响应智能材料及其制备方法。

背景技术

应力响应型智能材料主要包括冲击硬化材料和冲击软化材料，其中冲击硬化材料在运动防护，保护包装以及军警用防护材料方面具有及广泛应用。

现有技术公开了多种冲击硬化材料，如硼交联硅氧烷，其具有胀流性能，能够呈现一定的应力响应性。公开号为CN101400516A的中国专利文献公开了一种胀流型硅氧烷的制备方法，该方法将聚二有机硅氧烷、含硼化合物和疏水化合物混合，在150～200℃进行反应，得到了具有胀流性能的有机聚硅氧烷。该方法在制备有机聚硅氧烷的过程中反应体系需要较高反应温度，对反应条件要求较高。

公开号为WO-2007/102020和WO-00/69293的世界专利中，为保证较好冲击防护效果，均选取了高分子量硅氧烷作为反应原料制备胀流性硅氧烷组合物，且在反应过程中体系内硅硼聚合物扩链和交联反应同时发生，产物的粘度较高，给大规模生产及后续工序带来极大不便。

公开号为CN102037088A的中国专利中公布了一种胀流性硅氧烷乳液的制备方法，该专利将带有硅烷醇官能基团的有机基聚硅氧烷、硼化合物和乳化剂混合，进行反应，形成胀流性硅氧烷乳液。该方法虽然工艺较简单，但是将该胀流性硅氧烷乳液施加于织物上，制成防护材料时，其应力响应能力较差，能量吸收率较低且不具有自修复性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种应力响应智能材料及其制备方法，本发明所提供的应力响应智能材料具有较好的应力响应能力，能量吸收率高，并且具有自修复性能。

本发明提供了一种应力响应智能材料的制备方法，包括以下步骤：

A）将聚二有机硅氧烷、含硼化合物、双官能团扩链剂和功能化改性剂混合，进行反应，干燥，得到应力响应智能材料前驱体；

B）将所述应力响应智能材料前驱体经过后处理，得到应力响应智能材料；

所述后处理为加热、微波辐射、与分散剂混合后再去除分散剂、挤出和辊压中的一种或多种。

优选的，所述步骤A）具体为：

A1）将聚二有机硅氧烷与含硼化合物混合，进行反应，得到第一反应液；

A2）将所述第一反应液与双官能团扩链剂混合，进行反应，得到第二反应液；

A3）将所述第二反应液与功能化改性剂混合，进行反应，干燥，得到应力响应智能材料前驱体。

优选的，所述步骤B）中，加热的温度为90～200℃，加热的时间为0.5～6小时。

优选的，所述微波辐射的辐照强度为1～400mW/cm²，辐照时间为1～30分钟。

优选的，所述与分散剂混合后再去除分散剂的具体方法为：

在22～28℃条件下，与分散剂混合均匀后，在30～70℃条件下挥发分散剂2～72小时；

所述分散剂为醇类、酯类或超临界流体。

优选的，所述挤出或辊压的温度条件为90～200℃。

优选的，所述挤出为单螺杆挤出或双螺杆挤出中的一种或多种。

优选的，所述聚二有机硅氧烷为双羟基封端的聚二甲基硅氧烷；

所述含硼化合物为氧化硼、硼酸盐、硼酸类化合物、硼酸酯类化合物或三甲氧基硼氧六环；

所述双官能团扩链剂为乙二酸、己二酸、乙二胺或二异氰酸酯；

功能化改性剂为钛酸酯、钛磷酸酯、锆酸酯、锆磷酸酯、硅酸酯、醇化钛、醇化锆或醇化铪。

优选的，所述聚二有机硅氧烷、含硼化合物、双官能团扩链剂和功能化改性剂的质量比为（55～96.5）：（3.5～25）：（0～10）：（0～10）。

本发明还提供了一种根据本发明所提供的应力响应智能材料的制备方法制备的应力响应智能材料。