[发明专利]一种各向异性自增强有机硅复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种各向异性自增强有机硅复合材料及其制备方法，其特征在于，其原料组分及各组分的质量百分含量分别为:有机硅聚合物单体71％‑86％、有机硅交联剂5％‑9％、液体填充物质8％‑22％；首先通过将填充液体与有机硅聚合物单体以及交联剂在机械搅拌下实现均匀混合，液体以液滴的形式分散于有机硅单体中形成乳液。之后，在加热或室温下实现有机硅高分子的初步聚合并将球形液滴固定于有机硅网络中。最后，将所得到的复合薄膜在外力作用下拉伸至一定比例的同时加热聚合实现进一步固化，得到具有各向异性自增强的聚合物材料。本发明制备方法简单易操作，实用性强，能够得到同时具有各向异性以及机械力响应的自增强聚合物材料，具有广阔的应用前景。

技术领域：

本发明涉及自增强高分子材料技术领域，具体涉及一种具有各向异性自增强有机硅胶复合材料及其制备方法。

背景技术：

在自然界中具有各向异性机械性能的生物材料很多，像芦苇叶，骨头，肌肉组织等结构。这些材料在受到外界干扰时，一方面在特定方向上其机械性能会根据外界施加压力的改变而适用性做出自动调节，以保护自身架构的完整性；而另一方面，由于生物材料自身结构的特殊性，其还会根据外界施力情况在不同方向上进行自动调节实现机械性能的各向异性，以适应生存中的各种功能需求。有机硅胶作为一种生物相容性极佳的弹性体材料在生物材料，像人造组织，人造器官等领域的发展中具有十分重要的应用价值。然而目前常见的以有机硅为基础的人造生物材料的本体结构均没法实现具有各向异性自适应的机械性能。当某一个器件需要像肌肉组织一样的各向异性机械性能时，只能通过拼装组合的复合方式将不同机械性能的材料组合在一起。这一方面增加了工艺的难度和复杂程度，而另一方面则会造成物料损失浪费问题，进而增加制备成本。

因此，制备一种具有各向异性自增强有机硅胶复合材料具有重大意义。其可以根据人造器件功能的需求，在不同方向上具有不同机械性能，同时材料还可以根据外界受力情况自动调节自身机械强度以保护材料结构的完整性。

发明内容：

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种具有各向异性自增强有机硅胶复合材料，本发明的另一目的是提供上述各向异性自增强有机硅胶复合材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种各向异性自增强有机硅复合材料，其特征在于，其原料组分及各组分的质量百分含量分别为:有机硅聚合物单体71％-86％、有机硅交联剂5％-9％、液体填充物质8％-22％；其中所述的机硅聚合物单体为含不饱和官能团的线性有机硅高分子化合物；所述液体填充物质为生物相容性液体。

优选所述的含不饱和官能团的线性有机硅高分子化合物为聚甲基乙烯基硅氧烷GEL-VMS-T11(gelest)、Sylgard184(Dow Corning，base)或甲基丙烯酰氧丙基双封端聚二甲基硅氧烷DMS-R31(gelest)等含有C＝C双键的二甲基共聚硅氧烷高分子。

优选所述的有机硅交联剂为Sylgard184(Dow Corning,linker)。

优选所述的生物相容性填充液体为丙三醇或植物油(玉米胚芽油)等生物相容性较好的液体填充物。

本发明还提供了一种制备上述的各向异性自增强有机硅胶复合材料的方法，其具体步骤如下：

(1)将有机硅聚合物单体、有机硅交联剂和液体填充物质按原料配比混合并加热反应，得到预聚合材料；

(2)对所述预聚合材料进行拉伸后进行进一步的加热聚合，得到充分聚合的各向异性自增强有机硅复合材料。

优选步骤(1)中加热反应的加热温度为25℃-100℃，加热时间为0.15h-24h。

优选步骤(2)中所述的拉伸为将所得到的预聚薄膜材料在外力作用下拉伸比例为30％-100％；拉伸拉伸后进行进一步的加热聚合的加热温度为25℃-100℃，聚合时间为2h-72h。