[发明专利]一种环境友好型自修复可拉伸的聚硅氧烷基材料及其合成方法与应用

说明书

本发明提供一种环境友好型自修复可拉伸的聚硅氧烷基材料及其合成方法与应用，属于高分子化学及合成领域。该材料包括合成的主体材料和基体材料，主体材料主要有金属纳米粒子和二维材料按质量比1：1.5‑3组成，基体材料聚硅氧烷主要由硅烷、催化剂、成膜剂、固化剂、填料按照质量比1：0.02‑0.07：0.1‑0.3：0.08‑0.2：0.13‑0.32的比例配比，进一步优化了反应时间、反应温度、催化剂、pH值等参数。本发明可制备防污涂层，有效抑制海洋污损菌类的生长，具有优异的自修复效果。也可以利用其可拉伸与自修复性能的特点作为可穿戴材料进行应用，利用金属配位键的热力学稳定性与动力学不稳定性实现机械性能与自修复性能的结合。

技术领域

本发明涉及高分子化学及合成技术领域，具体地说是一种环境友好型自修复可拉伸的聚硅氧烷基材料及其合成方法与应用。

背景技术

海洋平台、石油管道、水下航行器等大型仪器的常年使用会导致大量微生物的附着，其新陈代谢很容易在器材表面积累废物，导致仪器运行受阻。

随着电子器件智能化的普及，人们对可穿戴电子材料的需求越来越广泛。然而这些材料在使用的过程中不免会遭遇划痕、磕碰等外力损伤，影响器件的使用性能。因此使材料具有可拉伸、自修复性能可大大延长材料的使用寿命及性能。

二维材料，有着几个原子层的厚度，因为其出色的力学、光学、电学和磁学等性能，受到越来越多领域学者的关注。已有大量的科研工作来促进二维材料的探究与应用，如传感器、锂电池、水处理等众多方面均已进行二维材料的实际应用。常见的自修复材料大都通过包覆自愈剂、可逆共价键、氢键、Π-Π相互作用等实现自修复，大都需要外力的辅助，如电磁辐射、热处理等，并且机械性能有着些许不足。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有自修复可拉伸材料机械性能与抗磨损性能不足的缺陷，提供一种环境友好型自修复可拉伸的聚硅氧烷基材料及其合成方法与应用。

本发明利用弱而丰富的配位键来获得刚性且可修复的材料。将二维有机分子加入其中，利用其丰富的表面化学性质和较大的中间层间距，使材料具有很好的电学性能。使材料在具有优异的机械性能的同时，还有着快速自愈效率。并且可在同一处实现多次自愈，自愈效率稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、本发明提供一种环境友好型自修复可拉伸的聚硅氧烷基材料，包括：主体材料和基体材料，主体材料、基体材料按照质量配比为1：2.2-4；

其中主体材料为金属纳米粒子、二维有机分子按质量配比为1：1.5-3.0的比例配比而成；

其中基体材料为聚硅氧烷单体、催化剂、成膜剂、固化剂、填料按照质量比1：0.02-0.07：0.1-0.3：0.08-0.2：0.13-0.32的比例配比而成。

可选的，所述金属纳米粒子选自纳米四氧化三铁、纳米三氯化铁、纳米锌、纳米铜中的一种或几种。

可选的，所述二维有机分子选自TpPa-1、TpPa-2、TpBD-Me2、COF-42、碳化钛纳米薄片、氧化石墨烯纳米薄片中的一种或几种。

可选的，所述聚硅氧烷单体选自苯基三甲氧基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、3-乙二氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三氯硅氧烷、二甲基二氯硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。

可选的，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二丁基锡、四丁基锡、丁基锡酸、氯化三丁基锡中的一种或几种。

可选的，所述成膜剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二异氰酸基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、双甲硅烷基苯、乙烯基三(甲基乙基肟基)硅烷中的一种或两种。