[发明专利]三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开了三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体及其制备方法，其特征是制备方法包括：制备(2‑甲酰苯硼酸)氯化锌；制备侧链氨基化的聚硅氧烷：在反应器中加入八甲基环四硅氧烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲亚砜、氢氧化钾和去离子水，在氮气氛围下加热反应后去除小分子即得；制备双交联聚二甲基硅氧烷弹性体：取侧链氨基化的聚硅氧烷，加入四氢呋喃、戊二醛/四氢呋喃溶液、(2‑甲酰苯硼酸)氯化锌,混匀后的混合溶液在聚四氟板上滴涂成膜,静置即得；再制混合溶液，喷涂在双交联聚二甲基硅氧烷弹性体表面，干燥即得三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体。本发明超疏水弹性体可用于柔性智能穿戴设备中柔性电路的微裂纹修复。

技术领域

本发明属于高分子材料及其制备，涉及三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体及其制备方法。本发明(制备的)三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体[简称HB-imine-BZn-PDMS]适用于柔性智能穿戴设备如电子皮肤、智能手环中的柔性电路板等，可实现柔性电路的微裂纹修复，并且具有良好的防水性能。

背景技术

自然界中动物和植物经过几十亿年的进化形成了许多特殊的结构让其适应自然的环境，例如：荷叶的自清洁能力、蝴蝶翅膀的疏水性能等，都吸引着大批人们的探索，通过对自然界的模仿，通过构建特殊的微观结构实现了优异的疏水性能。超疏水材料由于其特殊的润湿性能(接触角大于150°，滚动角小于10°)水滴在其表面很容易滚动，可实现表面自清洁、油水分离、防冰防雾、金属防腐等多种应用。但是由于超疏水材料本身的特性(微纳结构易损伤，低表面能物质易受损)，机械性能、化学性能较差，当受到摩擦、氧化、紫外光等条件下导致疏水性能的下降，甚至丧失，限制了超疏水材料的广泛应用。

人们通过对荷叶的观察发现当荷叶表面受到损伤会释放蜡质(表面能较低)从而实现疏水性能的修复，通过将自修复的概念引入超疏水材料中，可以极大的延长材料的使用时间，现有技术中，主要的修复方式有两种：第一种针对超疏水材料低表面能物质的修复，主要是通过在诱导因素下(紫外，温度，适度，溶剂)，通过下层低表面能物质的迁移实现修复，例如Sun等人利用聚电解质复合物聚烯丙基铵-磺化聚醚醚酮与聚丙烯酸进行层层组装并在表面沉积POTS制备超疏水涂层在遭到刻蚀后需几小时实现修复。第二种是针对超疏水微纳结构的修复，例如Lynn等人利用PEI与PVDMA进行层层组装并在表面接枝疏水的癸胺分子，当表面结构被压平后在水中浸泡1小时微纳结构又会重新恢复。但针对超疏水材料微米尺度的贯穿性损伤(切割，针扎等)的修复研究的比较少，并且在修复时需要外加条件如温度、湿度、光照等，这些条件都限制了使用。目前尚未见实现三重修复的文献报道。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体及其制备方法。本发明通过引入双重交联的动态键结构并在表面构建双重微纳结构实现超疏水性能的同时实现三重修复(力学性能修复，超疏水弹性体结构破裂、针扎的修复，表面低表面能物质的修复)，从而提供一种性能良好的三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体及其制备方法。

本发明的内容是：三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体，其特征是：该化合物(即三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体，或称亚胺/配位双交联结构的新型硅弹性体，或称超疏水自修复聚二甲基硅氧烷弹性体，简称HB-imine-BZn-PDMS)具有(Ⅰ)所示的化学结构式：

式(Ⅰ)中：x：y：z：＝90：8：2；

该化合物(Ⅰ)的基本特征为：透明橘黄色弹性体；结构表征如下：红外光谱IR(KBr压片，cm^-1)：1640(C＝N),1310(B-O)；¹H NMR(600MHz，CDCl₃)δ(ppm):10.0(-CHO),3.8(b-O-H)；分子量为～11800(分子量约11800)，分子量分布3.75。

本发明的另一内容是：三重修复的双交联聚硅氧烷超疏水弹性体的制备方法，其特征是包括下列步骤：