[发明专利]一种高拉伸、高韧性的聚硅氧烷纳米复合弹性体在可降解材料中的应用

说明书

本发明公开了一种高拉伸、高韧性的聚硅氧烷纳米复合弹性体在可降解材料中的应用，本发明中聚硅氧烷通过亚胺键交联，并将碳纳米管添加到基体中，从而制备出具有优异降解性能的聚硅氧烷纳米复合弹性体。该纳米复合弹性体可在三氟乙酸、烷氧基胺和苯甲醛等存在下高效降解，且碳纳米管可被完全的回收。本发明的聚硅氧烷纳米复合弹性体制备方法简单，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

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种高拉伸、高韧性的聚硅氧烷纳米复合弹性体在可降解材料中的应用。

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。

聚合物纳米复合材料是指以聚合物为基体，分散相尺寸至少在一维方向上小于100nm的复合材料。由于这种材料种类繁多并且纳米粒子都具有各自独特的性能，具有比通常的复合材料更加优异的性能，它一经出现即成为高分子材料领域备受关注的研究方向，具有重要的学术和应用价值。为了增强聚硅氧烷的力学、导电、导热、耐热等性能，拓展其应用范围，诸多学者也将纳米复合材料这一概念引入到聚硅氧烷研究领域中，多种纳米粒子包括纳米二氧化硅粒子、纳米三氧化二铝粒子、碳纳米管、石墨烯等都被应用于制备聚硅氧烷纳米复合材料。

聚硅氧烷纳米复合弹性体在受到破坏或超过使用寿命后不能再降解，造成了一系列的环境问题。因此发展具有可降解性的环境友好型聚硅氧烷纳米复合弹性体成为科研工作者的研究热点。可降解弹性体材料是指能在外部刺激下，交联网络能够断裂并能恢复到交联前的状态的材料。可降解性对于弹性体材料的回收利用具有重大意义。此外，纳米复合材料中纳米粒子的回收仍然是一大挑战。亚胺键独有的pH响应性以及与不同反应活性的醛、烷氧基胺的竞争反应，使得其能在多种条件下断裂，达到使材料降解的目的。其高效完全的降解能力使得材料中的纳米粒子可以被很好的回收。目前，可回收碳纳米管的可降解的聚硅氧烷纳米复合弹性体仍然未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种高拉伸、高韧性的聚硅氧烷纳米复合弹性体在可降解材料中的应用。该弹性体的制备方法简单，原料易得，材料性能可控性强，且具有高断裂伸长率和韧性，作为一种新型弹性体，具备十分广阔的应用前景。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种高拉伸、高韧性的聚硅氧烷纳米复合弹性体在可降解材料中的应用，利用分解溶液浸泡后，碳纳米管可完全回收，所述复合弹性体通过以下方法制备：

步骤1，将碳纳米管和1-芘甲醛按质量比1：(0.1-0.5)在溶剂中分散1-3h，过滤后在30-40℃下干燥10-15h，获得非共价修饰醛基的碳纳米管，再将其分散在无水二氯甲烷中，在0℃以下分散0.5-1h，得到非共价修饰醛基的碳纳米管分散液；

步骤2，按照摩尔比2：(0.1-2.9)：(0.1-2.9)将1,3,5-均三苯甲醛、聚硅氧烷、二氨基二苯二硫溶于无水溶剂中得到混合溶液；

步骤3，将步骤1中的非共价修饰醛基的碳纳米管分散液加入到步骤2的混合溶液中，其中非共价修饰醛基的碳纳米管的质量为1,3,5-均三苯甲醛、聚硅氧烷、二氨基二苯二硫三者质量和的0.1％-30％，在20-80℃条件下反应15-30h，得到混合体系；

步骤4，所述混合体系中的溶剂挥发完后，于30-60℃真空条件下干燥12-24h，再于30-120℃下热压10-60min成型。

在上述技术方案中，当步骤3中的反应温度为30-80℃时，反应在进行，当步骤3中的反应温度为低于30℃时，反应在空气中或惰性气氛保护下进行。

在上述技术方案中，所述步骤2中的二氨基二苯二硫为4,4'-二氨基二苯二硫或2,2'-二氨基二苯二硫。