[发明专利]一种可自愈合凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可自愈合凝胶材料及其制备方法。由含羟基的微交联缩合型硅橡胶与含羟基或氨基的微交联聚丙烯酸酯的两相组成，羟基或氨基的引入能在相内和相间产生氢键作用从而使凝胶材料具有自愈合性能，微交联聚丙烯酸酯相能有效提高自愈合凝胶材料的强度。制备操作步骤如下：1.制备含羟基缩合型硅橡胶的原料，2.制备含羟基或氨基的聚丙烯酸酯的预聚物，3.将原料与预聚物混合，并加入增溶剂，在氮气氛围下搅拌均匀，在模具反应，使羟基聚硅氧烷产生微交联，使含羟基或氨基的聚丙烯酸酯产生微交联，得到可自愈合凝胶材料。自愈合性能材料在航空航天、电子、汽车、封装、日用等领域都具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种强度高可自愈合凝胶材料及其制备方法。

背景技术

自愈合凝胶一直是受到研究者的关注，材料在使用的过程中仍不可避免地容易受到外界的机械损伤，缩短了其使用寿命，并大大提高了材料的维修和替换成本。由于可自愈合凝胶材料在一定的条件下能够实现自修复，为提高材料的使用寿命、节约资源以及保护环境提供了新方法。

凝胶材料由于本身的交联程度很低，链段间的作用力弱，材料的力学性能差，不利于在高强度的环境下使用；同时当材料在使用的过程中出现损坏时，凝胶材料不能自修复，不利于凝胶材料的长期使用。为了扩宽凝胶材料的应用领域，须提高凝胶材料的强度；在分子间引入可逆的相互作用，提高凝胶材料的自愈合性能。自愈合性能材料的研究，对增强材料的力学性能，实用性和耐久性具有重要的现实意义，其在航空航天、汽车、电子、封装、日用等领域都具有广泛的应用前景。

现有技术中，一种具有自愈合及形状记忆性能的硅弹性体的制备方法，该方法制备的硅弹性体是具有一定的自愈合性能，不能满足特殊条件下对硅弹性体高强度的要求；丙烯酰基 - 硅橡胶复合组合物、制备方法及其用途，该方法制备的硅橡胶互穿聚合物网络具有较高的强度，但不能满足特殊条件下硅胶自愈合的要求。

发明内容

为了实现凝胶材料的可自愈合性，本发明提供一种可自愈合凝胶材料，同时，提供可自愈合凝胶材料制备方法。

一种可自愈合凝胶材料由含羟基的微交联缩合型硅橡胶与含羟基或氨基的微交联聚丙烯酸酯的两相组成，羟基或氨基的引入能在相内和相间产生氢键作用从而自愈合，即当凝胶材料损伤时，在氢键的作用下凝胶材料会自身愈合；用刀片将厚度为4mm的可自愈合凝胶材料划开，将其放在一起并置于光学显微镜观察，55～72h裂痕逐渐变小直至消失；微交联聚丙烯酸酯相能有效提高自愈合凝胶材料的强度，强度表征：将厚度4mm可自愈合凝胶材料贴在密封器内壁一个1.8mm小孔上，充入0.3～0.4MPa压力，可自愈合凝胶材料能封住小孔。

制备上述可自愈合凝胶材料的操作步骤如下：

（1）制备含羟基缩合型硅橡胶的原料

在100质量份的羟基聚硅氧烷中加入1-4质量份补强剂、0.1-0.5质量份催化剂、0.05-0.5质量份硅烷偶联剂，在氮气氛围下搅拌均匀；

（2）制备含羟基或氨基的聚丙烯酸酯的预聚物

将100质量份丙烯酸酯单体、0.05-0.5质量份二乙烯基苯，0.01-0.05质量份过氧化物、0.05-0.5质量份N,N-二甲基苯胺，在30℃、200r/min条件下，反应至单体转化率达到10-20%；

（3）制备可自愈合凝胶材料

将60-80质量份的原料和20-40质量份的预聚物混合，再加入5-10质量份的长链烷基硅油作为增溶剂，在氮气氛围下搅拌均匀；倒入模具中，在20-40℃、相对湿度40%条件下反应2-3h，使羟基聚硅氧烷产生微交联；升温至75-90℃、反应2-4h，使含羟基或氨基的聚丙烯酸酯产生微交联，脱模得到可自愈合凝胶材料。

进一步限定的技术方案如下：