[发明专利]兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体及其制备方法与应用

权利要求书

1.兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：

(1)含有配体的聚硅氧烷嵌段共聚物合成：将双(3-氨基丙基)封端的聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和含配体基团的二氨基单体衍生物分别溶解在溶剂中，然后在保护气氛下，将三种溶液混合，在30～90℃下反应6～24h，得到含有配体的聚硅氧烷嵌段共聚物；双(3-氨基丙基)封端的聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和含配体基团的二氨基单体衍生物的摩尔比为(1～4)：(2～5)：1；所述的溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃和二甲亚砜中的一种或多种溶剂的混合溶剂；所述的含配体基团的二氨基单体衍生物为2,6-二氨基吡啶、4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶和1,2-二氨基咪唑中的一种或多种；所述的双(3-氨基丙基)封端的聚二甲基硅氧烷的结构式为：

n为3～100的整数；

(2)聚硅氧烷超分子弹性体的制备：将步骤(1)所得含有配体的聚硅氧烷嵌段共聚物溶解，滴加金属盐溶液，并在30～100℃下反应1～24h；除去溶剂，得到聚硅氧烷超分子弹性体；所述的金属盐为六水三氯化铁、氯化锌和氯化铝中的一种或多种；

(3)弹性基体样片的制备：将步骤(2)中所得到的聚硅氧烷超分子弹性体热压成型，然后冷压定型，得兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体。

2.根据权利要求1所述的兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的保护气氛为氮气或氩气的气氛；

步骤(1)中，双(3-氨基丙基)封端的聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和含配体基团的二氨基单体衍生物原料与溶剂的质量比为15～30：100；双(3-氨基丙基)封端的聚二甲基硅氧烷溶解在二氯甲烷中；二异氰酸酯溶解在二氯甲烷溶液中；含配体基团的二氨基单体衍生物溶解在二甲亚砜溶液中。

3.根据权利要求1所述的兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的二异氰酸酯为1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，金属盐和含配体基团的二氨基单体衍生物的摩尔比为0.2～5：1，将金属盐溶解在乙醇或二氯甲烷溶剂中制备浓度为5～30wt％的金属盐溶液。

5.根据权利要求1所述的兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，溶解含有配体的聚硅氧烷嵌段共聚物的溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃和二甲亚砜中的一种或多种溶剂的混合溶剂，所述的溶解的温度为50～90℃。

6.根据权利要求1所述的兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的除去溶剂是在反应结束后先在室温下、于通风橱中除去大部分溶剂，然后在温度为30～80℃、真空度为-0.1MPa的真空烘箱中放置12～24h除去剩余的溶剂。

7.根据权利要求1所述的兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的热压成型的温度为50～100℃，时间为3～10min；所述的冷压定型是指在～15MPa的压力、常温条件下模压3～15min。

8.一种兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体，其特征在于，其由权利要求1～7任一项所述制备方法制得；所述的聚硅氧烷超分子弹性体的拉伸强度为2～5MPa，拉伸韧性为15～40MJ/m³，拉伸韧性自修复效率在70℃下放置48h后达到80％～100％。

9.权利要求8所述的兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体在柔性可穿戴设备的基底材料中的应用：其特征在于：将导电粉末喷涂于聚硅氧烷超分子弹性体表面，制备具有导电、可自修复的柔性导电器件。

10.根据权利要求9所述的兼具高机械性能和自修复功能的聚硅氧烷超分子弹性体在柔性可穿戴设备的基底材料中的应用，其特征在于：所述导电粉末为铜粉、银粉、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。