[发明专利]一种基于PDMS的无需外界刺激可快速自修复弹性薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于PDMS的无需外界刺激可快速自修复弹性薄膜及其制备方法，其中弹性薄膜包括1‑5重量份羟基或氨基封端的聚二甲基硅氧烷、4‑5重量份含羧基或酯基的丙烯酸聚合物、1‑2重量份含羟基或氨基的聚合物；制备方法包括链式高分子材料的制备以及高分子网状结构自修复弹性薄膜的制备；自修复弹性薄膜为基于氢键的高分子材料，能够在感受到外界破坏后在室温条件下短时间内快速修复损坏处，不需要外界刺激。

技术领域

本发明涉及功能性薄膜技术领域，具体涉及一种基于PDMS的无需外界刺激可快速自修复弹性薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着材料学的发展，传统材料、聚合物和结构复合材料的性能不断地改善优化，并应用于不同的行业。其中，薄膜材料在化学分离、光学器件、化学传感器和生物研究等领域中具有重要的应用前景。但是这些薄膜材料容易受到机械、化学、紫外线辐射、热等因素的影响，致使这些材料受到难以预测的结构内的破坏，如微裂痕、裂纹和断裂等，从而严重影响到薄膜材料的功能，降低薄膜材料的使用寿命及稳定性，甚至造成严重的安全隐患。因此，研究出具有自修复功能的薄膜材料具有重要的意义，这也是近几年国内外发展起来的一种新热点。

目前，有很多文献和专利关于自修复功能的薄膜和材料，修复条件和修复效果也因材质而异。其中，中国专利CN102153856A公开了一种光致可逆自修复聚氨酯薄膜及其制备和修复方法，当聚氨酯薄膜被外界破坏后，先采用254nm紫外光照射划伤或裂纹处20min，再采用350nm紫外光照射10-200min或太阳光照射3-5h，即可达到修复损伤的目的。但是存在外界光激励下修复时间过长的问题。中国专利CN202895837U公开了一种具有自修复功能的模内装饰用薄膜，通过透明涂层中微胶囊受到外力作用后，使微胶囊的囊壁产生划伤而破裂，内部的修复剂会泄露到损坏处，固化后实现修复的效果。但是存在微胶囊的分散不均匀会影响修复程度，另外，由于微胶囊化修复剂的量有限而限制了多次重复修复的要求等问题。中国专利CN106221100A公开了一种基于乙烯共聚物的光驱动自修复薄膜的制备方法，将2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶和六亚甲基二异氰酸酯合成UPy-NCO，再与聚（乙烯-丁烯）和4’-二（羟甲基）偶氮苯反应制得薄膜，在紫外光照下利用氢键功能实现自修复效果。这些修复薄膜材料必须在湿度、高温加热、光、内嵌修复剂等外界激励的条件下可实现自修复。因此，如何研制出无需外界刺激、无内嵌修复剂、在短时间内快速修复的薄膜材料是目前研究的关注重点。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于PDMS的无需外界刺激可快速自修复弹性薄膜及其制备方法，解决了传统自修复薄膜需要外界激励才能实现修复的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于PDMS的无需外界刺激可快速自修复弹性薄膜，包括以下组分：1-5重量份羟基或氨基封端的聚二甲基硅氧烷；4-5重量份含羧基或酯基的丙烯酸聚合物；1-2重量份含羟基或氨基的聚合物。

进一步的，所述含羧基或酯基的丙烯酸聚合物为聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸甲酯(PMAA)、聚丙烯酸乙酯(PEA)、丙烯酸马来酸共聚物（MA/AA）中的一种或几种。

进一步的，所述含羟基或氨基的聚合物为聚乙烯亚胺（PEI）、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）中一种或几种。

进一步的，还包括0.08-0.18重量份的N,N’-二环己基碳二亚胺（DCC）、0.02-0.06重量份的4-二甲氨基吡啶(DMAP)、1-4重量份的聚二甲基硅氧烷（PDMS）、0.1-0.4重量份的聚二甲基硅氧烷（PDMS）的固化剂。

进一步的，制备方法包括以下步骤：

步骤1：利用羟基或氨基封端的聚二甲基硅氧烷和含羧基或酯基的丙烯酸聚合物制备链式高分子材料；

步骤2：利用所述链式高分子材料和含羟基或氨基的聚合物制备高分子网状结构的自修复弹性薄膜。