[发明专利]一种室温高效自修复有机硅柔性材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种室温高效自修复有机硅柔性材料，所述有机硅柔性材料由缩水甘油醚功能化的聚二甲基硅氧烷、二缩水甘油醚封端的四甲基二硅氧烷和含有S‑S键的二氨基化合物共聚获得，所述有机硅柔性材料是基于动态可逆化学键构筑而成的；所述缩水甘油醚功能化的聚二甲基硅氧烷与含有S‑S键的二氨基化合物的质量比比例范围为1:0.65～0.73。本发明合成了一系列的缩水甘油醚功能化的聚二甲基硅氧烷，通过控制不同结构的功能化聚硅氧烷的比例以及含有S‑S键的二氨基化合物的比例制备得到了室温高效自修复有机硅柔性材料，制备的自修复有机硅柔性材料的拉伸应变≥1000％，室温修复效率≥95％。

技术领域

本发明属于柔性材料领域，尤其涉及一种室温高效自修复有机硅柔性材料及其制备方法。

背景技术

随着数字时代的到来，智能的便携式柔性电子器件得到了快速的发展和广泛的应用，柔性电子器件由于其在集成可穿戴电子设备中巨大的应用前景而受到大量研究人员的青睐。然而柔性电子器件的故障会严重限制其可靠性、缩短使用寿命，同时也伴随着大量电子垃圾的产生、维护费用的增加以及原材料的消耗。此外在远程通讯和自动机器人领域还面临着维修困难甚至无法人工维修的困境。近年来，具有自修复功能的柔性电子器件得到了迅速发展，自修复电子器件在受到外界机械损伤后能够自我修复损伤并恢复其结构完整性和功能完整性，有望被用来解决上述问题。

对于制备自修复柔性电子器件而言，研究的重点还是要研发自修复柔性聚合物。具有自修复功能的可拉伸弹性体材料可以提高产品的性能、可靠性以及在受到损伤后恢复其功能性。但是现有的结构功能一体化自修复材料难以满足航空航天以及军事领域对于新功能材料的要求。自修复柔性有机硅具有优异的耐候性、柔性、可拉伸性及安全的生物相容性等优点，是制备柔性可拉伸电子器件的理想基体。设计和研发一种室温下能快速自修复的可拉伸有机硅聚合物基体材料对于制造新一代的智能柔性电子器件具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中有机硅弹性体断裂应变值小以及无法自修复问题，克服了现有方法制备的自修复有机硅柔性材料在自修复时需要外部条件刺激、自修复效率低、自修复速度慢的问题，进而提供了一种室温高效自修复有机硅柔性材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种室温高效自修复有机硅柔性材料，所述自修复有机硅柔性材料由二缩水甘油醚封端的聚二甲基硅氧烷、多缩水甘油醚功能化的聚二甲基硅氧烷、二缩水甘油醚封端的四甲基二硅氧烷和含有S-S键的二氨基化合物共聚获得。

进一步的，所述自修复有机硅柔性材料是基于动态可逆化学键构筑而成的。

进一步的，所述二缩水甘油醚封端的聚二甲基硅氧烷、多缩水甘油醚功能化的聚二甲基硅氧烷、二缩水甘油醚封端的四甲基二硅氧烷作为反应物Ⅲ与含有S-S键的二氨基化合物的质量比例范围为1:0.65~0.73。

进一步的，所述含有S-S键的二氨基化合物为4,4'-二氨基二苯二硫。

进一步的，所述反应物Ⅲ至少有一个缩水甘油醚基团，所述缩水甘油醚基团接枝在聚二甲基硅氧烷的硅原子上。

进一步的，根据缩水甘油醚基团接枝位置、数量以及聚二甲基硅氧烷分子结构不同获得多种具有不同分子结构的缩水甘油醚功能化的聚二甲基硅氧烷。

一种室温高效自修复有机硅柔性材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、（1）在室温和氮气保护条件，将1,1,3,3-四甲基二硅氧烷溶解在无水甲苯中形成溶液A；相较于1,1,3,3-四甲基二硅氧烷2摩尔当量的烯丙基缩水甘油醚和20~50ppm的Karstedt催化剂溶解在无水甲苯中形成溶液B；将溶液B缓慢滴加入溶液A中，50~80℃反应6~10 h，反应结束后冷却到室温，然后加入活性炭，室温搅拌8~24 h；过滤除去活性炭后除去无水甲苯，即可制备得到二缩水甘油醚封端的四甲基二硅氧烷；