含强弱配键的双交联有机硅自修复材料的制备及其性能研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guaidaokid2003
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有机硅弹性体由于其具有良好的生物相容性、耐高低温性、耐候性、电气绝缘等特点,广泛应用于航空航天、电子电器、生物医疗、交通运输等方面,成为国民生活中不可或缺的高分子合成材料。而弹性体在长期受到静态或动态拉伸、挤压、剪切、扭转等机械作用下,其内部容易产生微裂纹,这些裂纹不断增长和扩大后,将导致弹性体失效甚至完全破坏。这在一定程度上增加了更换材料的成本,降低了材料的使用寿命。因此,有机硅的自修复引起广大研究人员的注意。目前,大多数有机硅自修复材料无法兼顾力学性能和自修复效率,较强的可逆键赋予材料较高的强度和韧性,但由于强的可逆键动力学响应较慢,使材料的愈合受阻。较弱的可逆键具备较高的动力学响应,能赋予材料良好的愈合能力,但是由于键能弱,材料力学性能较差。因此,探索具有优异力学性能和较高自修复效率的有机硅自修复材料具有非常重要的意义。羧基改性聚硅氧烷是一种典型的功能性有机硅材料,因羧基具有较高的反应性,羧基改性聚硅氧烷在功能材料及高性能材料等领域有着广泛的应用。本文利用巯基-烯烃点击反应制备了硫代苹果酸改性的聚硅氧烷PDMS-g-MS,基于羧基的活性,将PDMS-g-MS中的羧基与含氨基交联剂(如三(2-氨基乙基)胺(TAA)、对苯二胺(MSDS)和乙二胺(EDA)等)通过离子氢键制备了新型有机硅弹性体。探讨了不同胺对弹性体机械强度的影响,并且根据超分子作用对弹性体的愈合进行研究。为了进一步提高弹性体的力学性能,通过交联剂三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(PMPT)与侧链上剩余的乙烯基发生化学交联反应以及PDMS-g-MS的羧基与三(2-氨基乙基)胺的胺基之间的离子氢键作用,制备了双交联网络的有机硅弹性体。双重交联网络大大提高了弹性体的力学性能,为制备高强度有机硅弹性体提供了新的思路。实验证明,双重交联的弹性体表现出了热塑性和形状记忆性。另外,利用较弱的氢键和较强的金属配位键,将双重动态键结构引入到有机硅弹性体中,实现了有机硅弹性体的自愈合功能化。将弹性体切断再愈合时,较弱的氢键将优先愈合,赋予弹性体切面初粘力,进一步促进金属配位键的自愈合及高分子链在断面处的运动。在80℃愈合24小时,弹性体能重新获得良好的力学性能。
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