[发明专利]一种自修复改性硅橡胶及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种自修复改性硅橡胶及其制备方法。本发明的自修复聚酰亚胺改性硅橡胶中动态共价键和聚酰胺结构及硅氧硅化学键既作为自修复单元又作为增强增韧单元，合成具有修复功能的高强度、高韧性共聚物，另外体系里面无需共溶剂即可进行反应，这极大的避免了自修复硅橡胶材料在制备和使用过程中带来可挥发物(VOC)的释放造成的环境问题；本发明制备的方法简单高效，反应条件可控，能耗低，环保无污染，在后续的工业化生产中，工艺可操作性更高。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种自修复改性硅橡胶及其制备方法。

背景技术

有机硅树脂是以Si-O-Si为主链、硅原子上连接有机基团的交联型热固性聚硅氧烷体系。特殊的组成和结构赋予硅树脂拥有极佳的耐热性和耐候性，其由于其质轻、耐磨、易加工、易成型等优点，在工业、生活等多个领域得到越来越广泛的应用。其产品主要涉及电绝缘漆、涂料、胶黏剂、塑料、阻燃剂、防潮剂、微粉及梯形聚合物等，在电子电器、轻工纺织、建筑、医疗、航天等领域有着广泛的应用。但是，有机硅材料在成型加工过程中和在外界应力等环境因素的影响下，不可避免地会容易受到外界的机械损伤，这种损伤的累积最终会造成材料失效，导致材料丧失相应的功能，从而严重限制了制件的可靠性和寿命，这将大大提高材料的维修和替换成本。对于材料的可见裂纹，往往采用传统的机械连接、塑料焊接和胶接等方法进行修复，但是这往往很难再达到材料本来的综合性能，而且耗时耗力，效果往往不尽理想，而要解决这一问题，使有机硅材料具有自修复能力则是一个十分有效的解决方案。

目前，根据修复供给方式的不同，可以将自修复材料分为两大类，即外援型和本征型。以微胶囊或中空纤维包裹修复剂的外援型自修复材料来修复外界损伤，因此存在聚合物基体中修复剂耗尽的问题，且往往只能修复一次。然而，本征型自修复则是依靠聚合物的化学键(非共价键或动态共价键)的可逆动态化学过程实现聚合物内部的裂纹修复。因此，相比外援型自修复材料，在光或热等外部左右下，本征型自修复理想情况下能够实现无限次的循环修复。

一般而言，在高分子链结构中引入可逆特性的动态可逆共价键或可逆非共价键相互作用的结构单元，是创建自修复高分子材料的主要方法。然而，一方面，现有自修复高分子材料的自修复机制相对单一，无法获得兼具综合性能良好和理想自修复效果的材料；另一方面，具有可逆非共价键相互作用的结构单元在引入高分链时，一般都需要在反应体系里面加入共溶剂来实现，这会导致自修复高分子材料在制备和使用过程中带来可挥发物(VOC)的释放及能耗和环境问题；近年来对如何制备一种具有无溶剂环保型及多重自修复特性的有机硅树脂具有重要意义，这正成为高分子材料领域上的一大研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种自修复改性硅橡胶及其制备方法，制备的硅橡胶兼具优异的力学性能及稳定的自我修复特性，能够在受损时通过加热达到自我修复的功能。

为实现上述目的，本发明采取的如下的技术方案：

一种自修复改性硅橡胶，其结构式如下：

其中，m＝70-150，1≤n≤10，1≤x≤10，

进一步，一种自修复改性硅橡胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一：以对苯二胺和均苯四甲酸酐为反应原料，马来酸酐为封端剂，制备低聚酰亚胺，得产物I，其结构式如下：

其中：1≤n≤10；

步骤二：以双羟基封端聚硅氧烷硅油与二氯二甲基硅烷为原料制备双氯封端的聚硅氧烷硅油，其结构式如下：

其中，m＝70-150；

步骤三：以步骤二获得的双氯封端的聚硅氧烷硅油和糠醇为原料，获得产物II，其结构式如下：