[发明专利]一种自修复、耐疲劳磁流变硅弹性体的制备方法

说明书

本发明公开了一种自修复、耐疲劳磁流变硅弹性体的制备方法，该材料的制备包括以下原料：硅弹性体100份、磁性粒子5～80份、引发剂0.01～5份、含硼交联剂0.1～20份。首先通过硼酸类分子和多元醇反应制备含硼交联剂；然后将硅橡胶与磁性粒子采用常规混合设备混合；最后将硅橡胶‑磁性粒子混合物、引发剂、含硼交联剂采用常规混合设备反应性混合，并通过聚合物成型设备成型。本发明通过反应性加工获得一种含有动态键的类玻璃体结构，解决了常规磁流变弹性体抗疲劳性能差、无法重复加工的问题，开发了一种自修复、耐疲劳的磁流变硅弹性体，且采用聚合物常规设备，具有工业化应用潜力。

技术领域

本发明属于弹性体材料领域，具体涉及一种自修复、耐疲劳磁流变硅弹性体的制备方法。

背景技术

磁流变弹性体(MRE)是一类能够实现主动控制的智能材料，是信息技术和材料融合的产物，能够感知外界刺激，实时改变自身特性适应周围环境，在振动和噪声控制、阻尼、传感、电磁吸波等方面具有重要应用前景。【中国材料进展，2018，37(10)：791-816】通过在弹性体聚合物基体中引入铁磁性颗粒制备复合弹性体材料，不仅拥有粘弹性特征，同时可通过外加磁场实现其力学性能的迅速、连续和可逆控制。相比传统磁流变液，磁流变弹性体有效克服了粒子沉降的问题，但是在实际应用中仍面临耐疲劳性能差的问题，仍需从弹性体分子结构设计、相界面和亚稳态相态调控入手开展系统深入研究。

材料和结构自修复概念自20世纪80年代被提出，使得材料内部微裂纹实现自我修复，从而延长其使用寿命。从修复方式来看，主要包括外援型和本征型修复，因多次反复修复的特点，本征型修复具有重要的优势。【MaterialsHorizons,2020,7:2882-2902】近年来，弹性体本征自修复已多次在国际顶级学术期刊中报道，各类化学键和超分子相互作用被发现和应用于修复过程，包括动态Diels-Alader反应、酸酯动态键、二硫键、多重氢键、配位键、离子键及各类组合键的使用。【石油化工高等学校学报,2021,34(05):9-15】因此，开发具有自修复特征的弹性体材料是高分子领域的前沿热点，而针对商业化高分子品种开展后改性具有显著的批量制备和产业化应用的优势。本发明重点围绕耐高低温特性优异的有机硅弹性体，制备具有自修复性能的热塑性有机硅弹性体，并通过与磁性颗粒复合制备自修复磁流变弹性体。

发明内容

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的目的是开发一种自修复、耐疲劳的磁流变硅弹性体，通过反应性加工获得一种含有动态键的类玻璃体结构，解决了硅橡胶与磁性粒子相容性差、耐疲劳性能差的问题，开发了一种自修复、耐疲劳的磁流变弹性体。

为了达到上述目的，采用技术方案如下：

步骤一：称取硼酸类分子和多元醇，按照特征官能团摩尔比2:1配比，并加入适量的分子筛或无水硫酸镁，持续搅拌24小时，利用旋转蒸发仪去除溶剂，得到含硼交联剂。

步骤二：按照配方称取各原料物质，将100份硅弹性体、5～80份磁性粒子加入到聚合物常规混合设备中，混合得到黑色硅弹性体-磁性粒子混合物。

步骤三：称取100份的硅弹性体-磁性粒子混合物，0.01～5份的引发剂，0.1～20份含硼交联剂，采用常规聚合物混合方式，反应性共混5～40分钟，并将密炼后产物采用聚合物常规成型设备成型。

步骤一所述的硼酸类分子为硼酸、苯硼酸、1,4苯二硼酸中的任一种。

步骤一所述的多元醇为3-烯丙氧基-1,2-丙二醇、1-硫代甘油、巯基硅烷偶联剂、多巴胺中的任一种。

步骤二所述的硅弹性体为甲基乙烯基硅橡胶，分子量450000～1500000，乙烯基含量0.05～8％。

步骤二所述的磁性粒子为纳米四氧化三铁、纳米γ-Fe₂O₃、羧基铁粉、羰基铁粉、氧化钇粉末中的任一种。