[发明专利]一种金属配位键与氢键杂化交联的自修复硅弹性体制备方法及弹性体

说明书

本发明公开了一种金属配位键与氢键杂化交联的自修复硅弹性体的制备方法。包括：(1)氨基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷制备；(2)聚甲基乙烯基硅氧烷扩链反应；(3)合成含酰胺基团的端巯基小分子；(4)聚甲基乙烯基硅氧烷接枝反应；(5)聚甲基乙烯基硅氧烷配位络合反应。本发明设计氢键和金属配位键杂化交联网络结构，用更简化的合成工艺和方法，制备更稳定和高效自修复弹性体。

技术领域

本发明涉及弹性体技术领域，进一步地说，是涉及一种金属配位键与氢键杂化交联的自修复硅弹性体制备方法及弹性体。

背景技术

材料在使用过程中，尤其是在工程领域中，由于受到机械、热、化学等各种因素的影响，使其内部容易产生裂纹和破损，从而影响材料的性能(如拉伸强度、压缩性能等)，缩短使用寿命。所以，自愈合材料在20世纪80年代被提出来，它是一种治愈材料无形微裂纹从而延长使用寿命的有效方法。

近年来，随着高分子自修复技术的不断发展，自修复含硅弹性体引起了越来越多的广泛关注。硅橡胶是主链以Si-O-Si键组成的大分子，其分子链兼具有无机和有机性质的聚合物材料。硅橡胶材料相比于其他传统的通用橡胶制品，具有优异的耐高低温性能、电绝缘性能、耐候性、耐化学腐蚀性及疏水性等特性，所以应用领域十分广泛，涉及到涂层、粘结剂、密封件、生物医学装置、军工航天等众多领域。

尽管研究者们采用不同的方法制备了多种具有自修复性能的硅弹性体，大幅度拓宽了软材料的应用领域，但是仍存在诸多问题亟待解决，主要表现在：(1)虽然构建的不可逆共价键交联网络结构，使材料的强度和弹性得到提升，但是这种共价键在断裂之后无法再重建，因此加工性能较差，难以实现回收利用；(2)为了保持形状和提高强度，还需要加入交联剂，使单体交联形成网络。由于引发位点和交联点的存在，反应需连续搅拌，但是硅橡胶在微观上依然存在疏密分布，进而影响力学性能等；(4)所制备的自修复硅橡胶存在强度较低、弹性差、修复温度高等缺点。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明利用具有动态可逆特征的非共价键代替化学交联制备超分子聚合物。常见的非共价作用有氢键、离子键、配位键等。通过对比它们的湿敏性、耐高温性能、力学性能以及修复效率等，发现氢键可逆的缘故使得材料在每一处均有多次修复能力且材料易于加工，而配位键是超分子领域中最强的非共价键。所以本发明设计氢键和金属配位键杂化交联网络结构，用更简化的合成工艺和方法，制备更稳定和高效自修复弹性体。

本发明的目的之一是提供一种金属配位键与氢键杂化交联的自修复硅弹性体制备方法。

包括：

(1)氨基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷制备

将四甲基四乙烯基环四硅氧烷与八甲基环四硅氧烷按照质量比为1:4～3:2的比例混合于反应釜中，加入催化剂，混合均匀，除水，升温至60-120℃，加入封端剂，常压下反应8-24h后，升温至150-200℃除去未反应单体，得到聚甲基乙烯基硅氧烷；

催化剂的用量为四甲基四乙烯基环四硅氧烷与八甲基环四硅氧烷质量和的0.5％-2.0％；封端剂的用量为四甲基四乙烯基环四硅氧烷与八甲基环四硅氧烷质量和的0.8％-4％；

(2)聚甲基乙烯基硅氧烷扩链反应：

将步骤(1)得到的产物溶解于溶剂中，加入缚酸剂在冰浴下搅拌混合均匀后滴加溶解于二氯甲烷中的扩链剂，快速搅拌2-8h，然后室温反应12-24h，得到带有吡啶环的聚甲基乙烯基硅氧烷；

步骤(1)的产物与缚酸剂的摩尔比为1：(1～2.5)；

步骤(1)的产物与扩链剂的摩尔比为1：(1～2)；

(3)合成含酰胺基团的端巯基小分子：