[发明专利]二烯烃介电弹性体的制备方法

说明书

本发明公开了一种二烯烃介电弹性体的制备方法，首先，将二烯烃橡胶溶解于反应介质中，通过一锅反应法，先与环氧化试剂反应，再与氧化降解试剂反应，制得端醛基二烯烃液体橡胶；然后通过溶液混合法，将端醛基二烯烃液体橡胶、端氨基聚醚胺、高介电溶剂、多官能醛基交联剂在有机溶剂中混合，挥发溶剂后加热固化得到二烯烃介电弹性体。本发明以端醛基二烯烃橡胶为基体，端氨基聚醚胺为增容剂，通过醛胺缩合反应实现橡胶基体的扩链并提高分子链极性，提高橡胶基体与高介电溶剂间的相容性，并利用多官能醛基交联剂实现橡胶基体的交联，最终赋予二烯烃材料高的介电常数，同时保留低的力学模量、介电损耗及电导率。本发明属于介电弹性体的制备技术领域。

技术领域

本发明属于介电弹性体的制备技术领域，用于制备高介电性能的介电弹性体，具体地说是一种二烯烃介电弹性体的制备方法。

背景技术

介电弹性体是一种在外加电场激励下发生大变形，实现电能和机械能相互转换的智能软材料，被认为是新一代的人工肌肉，作为柔性驱动器、传感器和机械能收集器,在智能仿生、柔性机器人、航空航天、智能医疗器件、可穿戴器件等领域具有巨大的应用潜力。

在实际应用中，介电弹性体需要满足高介电常数，低力学模量、介电损耗及电导率等性能要求。

目前常见的商品化介电弹性体多为丙烯酸酯基弹性体，因其链结构中含有高极性基团，在电场作用下极化能力强，从而赋予基体高介电常数。但高极性基团的引入亦会导致介电弹性体本身力学模量、介电损耗及电导率的增大，降低其机电转化效率。

二烯烃橡胶材料通常具有较低的力学模量、介电损耗及电导率，在介电弹性体领域具有广阔的应用前景。但该类材料的介电常数较低，通常需要通过添加纳米介电颗粒或经分子链化学改性引入高极性基团来提高介电常数。前者纳米介电颗粒在橡胶基体中难分散，且橡胶基体与颗粒间的界面相容性差，必须通过精细的界面设计和改性才能实现橡胶材料介电常数有效提高。后者往往涉及繁复耗时的化学改性工艺，且高极性基团的引入量难以有效控制，导致改性橡胶材料的介电常数无法有效调控。此外，上述方法在提高烃橡胶材料介电常数的同时，不可避免地伴随着材料力学模量、介电损耗及电导率的大幅提高，从而限制了材料在介电弹性体领域的实际应用。因此，制备兼具高介电常数，低力学模量、介电损耗及电导率的二烯烃基介电弹性体材料仍旧是一个难题。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种二烯烃介电弹性体的制备方法，以端醛基二烯烃橡胶为基体，端氨基聚醚胺为增容剂，通过醛胺缩合反应实现橡胶基体的扩链并提高分子链极性，提高橡胶基体与高介电溶剂间的相容性，并利用多官能醛基交联剂实现橡胶基体的交联，最终赋予二烯烃材料高的介电常数，同时保留低的力学模量、介电损耗及电导率。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种二烯烃介电弹性体的制备方法，按照以下步骤顺序进行：

S1、制备端醛基二烯烃液体橡胶

S2、将端醛基二烯烃液体橡胶、端氨基聚醚胺、高介电溶剂、多官能醛基交联剂在有机溶剂中混合，挥发溶剂后加热固化，得到二烯烃介电弹性体。

作为限定，所述步骤S1按照以下步骤顺序进行：

S11、将二烯烃橡胶溶解于反应介质中，得浓度为25g/L～100g/L的橡胶溶液；

S12、向橡胶溶液中加入环氧化试剂，于25～30℃下反应0.5～4h，得溶液A；

其中环氧化试剂用量为二烯烃橡胶的摩尔量的0.5％～5％；

S13、向溶液A中加入氧化降解试剂，于25～30℃下反应0.5～2h，得产物B；

所述氧化降解试剂与环氧化试剂的摩尔比为1:1～1:1.5；

S14、将产物B用蒸馏水洗涤至中性，挥发溶剂，得产物C，即为端醛基二烯烃液体橡胶；