[发明专利]基于芳香基双硫键和亚胺键的聚硅氧烷弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开基于芳香基双硫键和亚胺键的聚硅氧烷弹性体及其制备方法，将1,3,5‑均三苯甲醛、聚硅氧烷、二氨基二苯二硫在催化剂作用下，直接通过醛基和氨基的缩合反应交联，反应体系排除氧气，将芳香基双硫键和亚胺键两种动态共价键同时引入到聚硅氧烷中。本发明制备出具有优异自愈合性能、高断裂伸长率的聚硅氧烷弹性体，在室温/低温条件下自行愈合，所需条件较温和，愈合速度快，效果好，并且制备方法简单，容易控制，原料均为已商业化生产的商品，便宜易得。

技术领域

本发明属于聚硅氧烷弹性体及其制备领域，更具体地说，涉及一种基于芳香基双硫键和亚胺键的聚硅氧烷弹性体及其制备方法。

背景技术

聚硅氧烷弹性体作为最重要的特种合成高分子之一，具有无毒无味，高绝缘，耐热，耐寒等诸多优异性能，因而在国防、军工、航空、航天等各种高新技术领域具有不可替代的应用价值，并日益成为科研工作者的研究热点。聚硅氧烷弹性体在长期的使用过程中，通常需要承受高温、低温、腐蚀、辐照、交变载荷等各种极端工作条件，其内部不可避免地局部损伤和微裂纹。这些微裂纹深藏于材料内部，而实际应用中，受限于人力物力和经济成本，难以采用常规手段进行及时全面的检测和修复，因而日积月累造成材料力学和热、电、声等性能的劣化。由于聚硅氧烷常作为关键部件广泛应用于国防军工、航空航天等高新技术领域，微裂纹累积造成的材料失效很容易造成不可挽回的重大事故。因此，发展具有对局部损伤和微裂纹具有实时自修复功能的聚硅氧烷弹性体具有重大的实际应用价值。

自上世纪80年代美国军方首次提出自愈合概念以来，自愈合材料的制备越来越受到大家的广泛关注。通过赋予材料自愈合性能，能达到防止材料破坏，拓展材料的使用范围和延长使用寿命的效果。自修复可以分为外援型自修复和本征型自修复。前者需要预先将愈合剂包埋在材料中，依靠损伤时的裂纹扩展力释放出愈合剂而粘补裂纹，其最大的缺点是只能实现一次修复，且在薄膜或涂层方面的应用受到限制。而后者是通过材料内部具有的可逆反应的分子结构实现自修复。相比外援型自修复，其优势非常明显，不需要考虑外加物质与基体的相容性，仅仅依靠自身特性就可以在分子水平上多次、反复地修复缺陷。常用的可逆动态键包括Diels-Alder键、双硫键、亚胺键、氢键、金属配位键、离子键等。目前在少数的聚硅氧烷自修复材料方面的研究中，自修复的实现仍然大都需要外界的光、热或溶剂刺激，如紫外光照射，高温等，条件苛刻且不易实施。通过引入芳香基双硫键和亚胺键两种动态共价键来制备自愈合聚硅氧烷弹性体还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于芳香基双硫键和亚胺键的聚硅氧烷弹性体及其制备方法和应用，该弹性体的制备方法简单，原料易得，材料性能可控性强，可以在温和的条件(室温/低温)下进行自愈合，且具有高断裂伸长率，作为一种新型弹性体，具备十分广阔的应用前景。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

基于芳香基双硫键和亚胺键的聚硅氧烷弹性体及其制备方法，以1，3，5-均三苯甲醛、聚硅氧烷和二氨基二苯二硫在催化剂作用和无氧条件下进行反应，以使芳香基双硫键和亚胺键两种动态共价键同时引入到聚硅氧烷中(即通过醛基和氨基的缩合反应交联)，具体来说：

二氨基二苯二硫为4,4'-二氨基二苯二硫或2,2'-二氨基二苯二硫。

聚硅氧烷为氨基封端的聚硅氧烷，侧链为甲基、乙烯基、苯基或者氟烃基；聚硅氧烷的数均相对分子量为900-100000，优选2000—50000，更加优选5000—20000。

使用惰性保护气体为反应体系提供无氧条件，如氮气、氦气或者氩气。

催化剂为三氟甲磺酸盐，例如三氟甲磺酸锌、三氟甲磺酸铕、三氟甲磺酸钇、三氟甲磺酸钪或者三氟甲磺酸镱。