[发明专利]一种基于双动态共价键的弹性体在自修复、自恢复材料中的应用

说明书

本发明公开了一种基于双动态共价键的弹性体在自修复、自恢复材料中的应用，本发明通过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，并将碳纳米管添加到基体中，从而制备出具有室温自恢复，自修复的聚硅氧烷纳米复合弹性体。在室温下修复12h，自修复效率可达95％。在应变为300％的条件下，其回复曲线可在6h内恢复96.9％。本发明的聚硅氧烷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，特别是涉及基于双动态共价键的的弹性体在自修复、自恢复材料中的应用。

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。由于纯的聚硅氧烷弹性体力学性能很弱，往往需要添加纳米粒子制备纳米复合材料来增强其力学强度，纳米粒子的加入同时赋予材料导电、导热等其他性能。

在长期的使用过程中，聚硅氧烷纳米复合弹性体通常需要承受高温、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，尤其是纳米粒子的加入更容易诱发微裂纹损伤。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。因此，发展具有自修复功能的聚硅氧烷纳米复合弹性体具有重大的实际应用价值。目前，不同的动态键如Diels-Alder键、双硫键、亚胺键、氢键、金属配位键、离子键等已被用于自修复材料的制备。

自恢复性能是表征材料在受到应力后力学等性能的恢复能力。动态键的引入可以赋予材料自修复性能的同时，也使得材料具有自恢复的能力。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。通过引入两种在室温下高动态性的动态共价键，可赋予材料协同的自修复能力。目前通过引入两种动态共价键来制备自恢复，自修复聚硅氧烷纳米复合弹性体还未见报道。

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，而提供一种基于双动态共价键的弹性体在自修复、自恢复材料中的应用。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：

一种基于双动态共价键的弹性体在自修复、自恢复材料中的应用，所述基于双动态共价键的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。