[发明专利]一种弹性体复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种弹性体复合材料及其制备方法与应用。所述弹性体复合材料包括羧基化或磺酸基化的笼形聚倍半硅氧烷以及端氨基支化聚合物；所述端氨基支化聚合物重均分子量为180～15000。本申请公开的弹性体复合材料具有交联的物理网络，其中羧基化或磺酸基化的笼形聚倍半硅氧烷(POSS)和端氨基支化聚合物之间存在可逆的静电相互作用和氢键相互作用，同时低分子量的支化聚合物没有链缠结，可逆的物理相互作用和低分子量的支化聚合物体系为弹性体复合材料提供了优异的加工性能和自修复性能，为材料提供了良好的力学性能，实现了优异的抗冲击性能。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种弹性体复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

弹性体复合材料在仿生皮肤、柔性可穿戴设备、传感、抗冲击材料等领域有着重要和广泛的应用。传统的弹性体复合材料材料一般基于聚合物制备，因为高分子量的聚合物的化学/物理交联网络可以为材料提供良好的弹性和机械性能。但基于高分子量的聚合物来制备弹性体材料，一般需要较高的合成要求，制备得到的弹性体材料加工也需要较复杂的工序，往往需要高温进行加工成型，缺乏良好的加工性，限制了基于高分子量的聚合物的弹性体材料的进一步应用。同时，基于高分子量的聚合物的制备的弹性体材料，在使用后，难以回收利用，这在一定程度上会增加材料的使用成本。此外，基于高分子量的弹性体材料由于分子链缠结或化学交联，使得弹性体材料的自修复性能较差。因此迫切需要开发具有优异加工性能，机械性能和自修复性能，可重复使用且制备方法简单的弹性体材料。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种弹性体复合材料；本发明的目的之二在于提供这种弹性体复合材料的制备方法；本发明的目的之三在于提供这种弹性体复合材料的应用。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明第一方面提供一种弹性体复合材料，所述弹性体复合材料包括笼形聚倍半硅氧烷和支化聚合物；

所述笼形聚倍半硅氧烷为羧基化或磺酸基化的笼形聚倍半硅氧烷，所述支化聚合物为端氨基支化聚合物，或所述笼形聚倍半硅氧烷为氨基化的笼形聚倍半硅氧烷，所述支化聚合物为端羧基或端磺酸基的支化聚合物；

所述支化聚合物的重均分子量为180～15000。

优选的，所述支化聚合物重均分子量为200～10000；进一步优选的，所述支化聚合物重均分子量为600～10000；再进一步优选的，所述支化聚合物重均分子量为1000～3000。

优选的，所述笼形聚倍半硅氧烷的分子式通式为(R¹SiO_3/2)_n(R²SiO_3/2)_m；

其中，n选自正整数，m选自0或正整数，且n+m＝6、8、10或12；R¹为含氨基、羧基或磺酸基的基团；R²选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基。

优选的，所述通式(R¹SiO_3/2)_n(R²SiO_3/2)_m中，m为0；n＝6、8、10或12；R¹为含羧基或磺酸基的基团；进一步优选的，所述通式(R¹SiO_3/2)_n(R²SiO_3/2)_m中，m为0；n＝8；R¹为含羧基的基团。

优选的，所述笼形聚倍半硅氧烷的结构如式(Ⅰ)所示；