[发明专利]一种基于天然橡胶的自修复弹性软体材料及其合成方法

说明书

一种基于天然橡胶的自修复弹性软体材料及其合成方法，涉及一种橡胶软体材料及其合成方法，首先，对天然橡胶分子主链中的部分双键进行环氧化：向天然胶乳或配置的天然橡胶乳液中加入甲酸和双氧水对双键进行环氧化。然后，用pH值调节剂调节乳液体系pH值。最后，加入多功能团改性剂和促进剂，制得自修复弹性软体材料。该材料在温和温度条件下具有快速、高效的自修复性能，柔性好，变形大。在无任何外加力刺激条件下，两切断面在室温和50^oC下自然拼接2h，自修复效率分别达到50.6%和81.5%。剪切模量范围0.5~2.0MPa，断裂伸长率400‑1200%。该自修复弹性软体材料在电子皮肤、人造肌肉、胶黏剂、涂料等领域有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种橡胶软体材料及其合成方法，特别是涉及一种基于天然橡胶的自修复弹性软体材料及其合成方法。

背景技术

自修复是指材料本身对缺陷自我判断、控制和恢复的一种能力。材料在其成型加工及后续使用过程中，不可避免的受到热、机械、化学和紫外光辐照等外界刺激作用，从而引发材料内部产生局部损伤或微裂纹。这些微损伤很难被发现，因而难以得到及时修复，进一步发展则引发宏观裂纹从而导致材料失效。自修复材料可以自我检测、并通过一定的机制自行修复微损伤，从而明显提高材料的安全性，延长材料的使用寿命。这一特性对航空航天、生物、海洋、建筑及汽车工业等领域具有重要的意义。因此，自修复材料正成为材料科学和工程领域关注的焦点和研究的热点。

迄今，天然橡胶自修复材料的研究主要集中在其硫化胶的自修复行为。文献[Rahman M A, Sartore L, Bignotti F et al. Autonomic self-healing inepoxidized natural rubber, Acs Applied Materials & Interfaces, 5(4): 1494-1502, 2013]研究表明，在轻度交联、高环氧度（50%）条件下，环氧化天然橡胶中环氧基团的极性性质协效分子链之间的相互扩散，可修复弹道损伤。文献[Xiang H P, Qian H J, LuZ Y, Rong M Z, Zhang M Q. Crack healing and reclaiming of vulcanized rubberby triggering the rearrangement of inherent sulfur crosslinked networks.Green Chemistry, 17 (8): 4315−4325, 2015]在不改变传统橡胶配方的前提下，采用氯化铜作为催化剂，高温下引发硫化天然橡胶中二硫或多硫交联键的可逆硫交换反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于天然橡胶的自修复弹性软体材料及其合成方法，本发明通过化学改性，在天然橡胶主链上接枝多重极性基团，构筑动态可逆的多重氢键网络。改性天然橡胶柔性好，变形大，且可在温和温度、无任何外加力刺激条件下进行快速、高效的自修复，在电子皮肤、人造肌肉、胶黏剂、涂料等领域有重要的应用价值。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于天然橡胶的自修复弹性软体材料，所述材料包括有组分A、B、C、D；组分A为天然橡胶胶乳或配置的天然橡胶乳液，固含量不超过15%；组分B pH调节剂为碱的水溶液，包括氢氧化钠、氢氧化钾；组分C为可与环氧基团、酰胺基及羰基发生反应的多官能团化合物，包括胺类、羧酸类、醇、多巴胺、异氰酸；组分D为组分A与组分C反应的促进剂，包括叔胺、N-甲基咪唑、过硫酸铵。

所述的一种基于天然橡胶的自修复弹性软体材料，所述材料的拉伸模量范围为0.5-2.0MPa，断裂伸长率为400-1200%。

一种基于天然橡胶的自修复弹性软体材料合成方法，所述方法包括如下制备过程：