一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，公开了一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备方法。利用DOPA对CNT进行改性，基于DOPA与Fe3+的配位作用，所述硫化橡胶由以下按重量份数计的组分组成：硅橡胶100份，改性CNT 5份，双二五1.5份。投放到混炼设备中混炼，在硫化温度170℃，压力10MPa，根据硫化仪测得的硫化时间硫化，制备出有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备方法
技术介绍
天然材料如蜘蛛丝，贻贝和骨骼因其出色的强度和韧性而闻名。实验和理论研究表明，引起迷人特性的分子机制是由于这些天然材料中存在牺牲键，例如蛋白质中的结构域和骨中的Ca2+介导的键的解折叠。牺牲键可以在初始变形期间承受负载，但在聚合物主链中的共价键之前破裂，由此消耗大量的机械能并使整个材料的完整性存活。受自然的启发，已经探索了包括双网，双交联结构和仿生模块域引入的许多智能方法，将牺牲键原理转移到人造聚合物中，目标是实现仿生强度和韧性。Ducrot和同事利用顺序自由基聚合，通过用第二单体使其膨胀然后聚合而在弹性体内产生各向同性的预拉伸网络。预拉伸链用作牺牲键，优先破坏和耗散能量以增韧弹性体。然而，牺牲共价键的破裂会导致材料的永久性损坏。为了实现可恢复的能量消散机理，已经高度地引入了诸如氢键，金属-配体和离子相互作用的可逆键作为牺牲键进入聚合物基质。此外，可逆键可以响应诸如热，光和溶剂的外部刺激，其可用于进入适应和响应环境的宏观响应材料。具有高弹性的橡胶被认为是战略重要的材料，因为它们在轮胎，密封件和减震器中不可或缺的应用。大多数整洁的橡胶的机械性能差，严重妨碍了其实际应用。为了解决这个问题，橡胶通过添加各种纳米填料而得到广泛的加强和增韧。然而，复合橡胶与纳米填料在纳米填料分散/聚集，界面调节和加工难度方面造成了显着的限制。在这方面，已经作出了巨大努力，引入有效的耗能机制来改善未填充橡胶的机械性能，例如滑动弹性体和异质橡胶。除了加固橡胶外，扩大橡胶应用画廊是材料科学与工程学的另一个重要课题。最近，橡胶已被探索为电子皮肤，过热材料和执行器用于高级应用。在外部负载下，金属-配体键用作在共价网络之前优先破裂的牺牲键，其消散能量并促进橡胶链取向。基于功能机理，同时提高样品的模量，拉伸强度和韧性，而不牺牲伸长率，通过改变共价交联网络和金属-配体键的结构参数，可以方便地调整这些性能。
技术实现思路
本专利技术通过DOPA改性CNT，利用DOPA与金属离子之间的配位反应形成金属-配体键，制备一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料。本专利技术的目的可通过以下方案实现：硅橡胶100份改性CNT1-5份硫化剂1.5份优选的，硫化剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，简称双二五优选的，改性CNT为多巴胺(DOPA)对CNT改性。将CNT分散在去离子水中，超声1h，加入三(羟甲基)氨基甲烷于悬浮液中，利用盐酸(HCl)调节pH值约为8.5，再加入DOPA于上述悬浮液中，磁力搅拌24h。抽滤，得到产物DOPA-CNT。将DOPA-CNT重新分散于去离子水中，加入FeCl3(molDOPA∶molFe＝3∶1)，用NaOH调节到所需要的pH值，抽滤得到的Fe[DOPA]3-CNT优选的，DOPA对CNT进行改性，DOPA∶CNT＝0.5∶1，1∶1，1.5∶1，2∶1，3∶1优选的，硅橡胶100份，改性CNT5份，双二五1.5份，在开炼机中进行混炼，混炼滚筒温度应该控制在40℃一下，前辊比后辊温度应该低5-10℃，以便包于前辊。混炼胶在平板硫化机上硫化制备，硫化时候的压力为10MPa，硫化温度为170℃，硫化时间为t90+1min，硫化完成后，把硫化胶按照规定停放(16h以上)后得到具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料同时，本专利技术人通过研究发现，改变DOPA与CNT的比例，形成的金属配位网络强度不同，提高DOPA的用量吗，有利于提高交联网络的形成本专利技术具有如下优点及有益效果：牺牲键可以在初始变形期间承受负载，但在聚合物主链中的共价键之前破裂，由此消耗大量的机械能并使整个材料的完整性存活。在硅橡胶结构中引入金属-配体键。金属-配体键能够可逆断裂和重新形成，即在外部负载下用作牺牲键，以耗散能量并促进橡胶链取向，从而大大提高机械性能。此外，利用CNT的改性更容易分散在硅橡胶基体中，形成导电的复合材料。具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述：制备DOPA改性CNT：将CNT分散在500mL去离子水中，超声1h，加入三(羟甲基)氨基甲烷于悬浮液中，利用盐酸(HCl)调节pH值约为8.5，再加入DOPA于上述悬浮液中，磁力搅拌24h。抽滤，得到产物DOPA-CNT。将DOPA-CNT重新分散于去离子水中，加入FeCl3(molDOPA∶molFe＝3∶1)，用NaOH调节到所需要的pH值，抽滤得到的Fe[DOPA]3-CNT实施例1一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备包括以下步骤：硅橡胶100份，改性CNT5份(DOPA∶CNT＝0.5∶1)，双二五1.5份，在开炼机中进行混炼，混炼滚筒温度应该控制在40℃一下，前辊比后辊温度应该低5-10℃，以便包于前辊。混炼胶在平板硫化机上硫化制备，硫化时候的压力为10MPa，硫化温度为170℃，硫化时间为t90+1min，硫化完成后，把硫化胶按照规定停放(16h以上)后得到具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料。测试其性能见表1。实施例2一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备包括以下步骤：硅橡胶100份，改性CNT5份(DOPA∶CNT＝1∶1)，双二五1.5份，在开炼机中进行混炼，混炼滚筒温度应该控制在40℃一下，前辊比后辊温度应该低5-10℃，以便包于前辊。混炼胶在平板硫化机上硫化制备，硫化时候的压力为10MPa，硫化温度为170℃，硫化时间为t90+1min，硫化完成后，把硫化胶按照规定停放(16h以上)后得到具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料。测试其性能见表1。实施例3一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备包括以下步骤：硅橡胶100份，改性CNT5份(DOPA∶CNT＝1.5∶1)，双二五1.5份，在开炼机中进行混炼，混炼滚筒温度应该控制在40℃一下，前辊比后辊温度应该低5-10℃，以便包于前辊。混炼胶在平板硫化机上硫化制备，硫化时候的压力为10MPa，硫化温度为170℃，硫化时间为t90+1min，硫化完成后，把硫化胶按照规定停放(16h以上)后得到具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料。测试其性能见表1。实施例4一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备包括以下步骤：硅橡胶100份，改性CNT5份(DOPA∶CNT＝2∶1)，双二五1.5份，在开炼机中进行混炼，混炼滚筒温度应该控制在40℃一下，前辊比后辊温度应该低5-10℃，以便包于前辊。混炼胶在平板硫化机上硫化制备，硫化时候的压力为10MPa，硫化温度为170℃，硫化时间为t90+1min，硫化完成后，把硫化胶按照规定停放(16h以上)后得到具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料。测试其性能见表1。实施例5一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备包括以下步骤：硅橡胶100份，改性CNT5份(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备方法，具体步骤如下：/n硅橡胶 100份/n改性CNT 1-5份/n硫化剂 1.5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料的制备方法，具体步骤如下：
硅橡胶100份
改性CNT1-5份
硫化剂1.5份。


2.如权利要求1所述的具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料，其特征在于：硫化剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，简称双二五。


3.如权利要求1所述的具有可逆牺牲键的硅橡胶复合材料，其特征在于：改性CNT为多巴胺(DOPA)对CNT改性。将CNT分散在去离子水中，超声1h，加入三(羟甲基)氨基甲烷于悬浮液中，利用盐酸(HCl)调节pH值约为8.5，再加入DOPA于上述悬浮液中，磁力搅拌24h。抽滤，得到产物DOPA-CNT。将DOPA-CNT重新分散于去离子水中，加入FeCl3(molDOPA∶molFe＝3∶1)，用NaOH调节到所需...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琨，李岱原，谢旺强，李昊，于鑫然，杨晓，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12