【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合硅橡胶材料，更具体地说，涉及一种复合硅橡胶材料及其制备方法。
技术介绍
1、聚二甲基硅氧烷(pdms)在传统工业中，如建筑、汽车、船舶、航空等都有着广泛的应用；近年来其在新兴的柔性电子器件(flexible electronics)、软体机器人(softrobots)、电子皮肤(on-skin electronics)等领域中同样发挥着重要的作用。这些新兴产业极其依赖软材料的发展，对所需弹性体的力学性能提出了新的要求。传统弹性体通过交联或者填充无机纳米粒子能够提升其力学性能，但又不可避免的失去韧性、回弹性以及透明度。因此如何解决单一pdms材料力学性能不足，以满足日益发展的生产和生活需要，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种复合硅橡胶材料及其制备方法，解决单一pdms材料力学性能不足的技术问题。
2、本专利技术技术方案提供一种复合硅橡胶材料，其分子结构式如下式所示：
3、
4、其中t是三官能团交联剂的主体结构，包括小分子交联剂和高分子交联剂；q是四官能团交联剂的主体结构，包括小分子交联剂和高分子交联剂；m是多官能团交联剂的主体结构(官能团数目≥5)，包括小分子交联剂和高分子交联剂；
5、其中a结构式为结构式一(n型)和结构式二(c型)中的一种；
6、a结构式一(n型)为：
7、
8、a结构式二(c型)为：
9、
10、其中
11、n型：未交联预聚体为端胺基：
12、
13、c型：未交联预聚体为端异氰酸酯基：
14、
15、a结构式中z是端氨基高分子聚合物的主体结构；x是c1-10亚烃基；y是c2-20亚烃基；d是c1-20亚烃基；3≤n≤100，2≤m≤1000，2≤x≤100。
16、一种复合硅橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
17、s1，预聚物的合成：将m份胺基封端的聚二甲基烷(nh2-pdms-nh2)与n份具有z结构的双端氨基高分子聚合物在溶剂中室温下混合搅拌5～30min，然后加入m+n+1份具有y结构的二异氰酸酯在溶剂中室温下搅拌反应2-4h，；
18、s2，聚合物的扩链：然后迅速加入x份具有d结构的二胺，搅拌反应48-72h获得胺基封端预聚物溶液，其中制备n型复合硅橡胶材料时x为m+1,制备c型材复合硅橡胶材料时x的范围为0.1m≤x≤0.9m；
19、s3，聚合物的交联：将如下三种之一：p份含有t结构三官能团、q份含有q结构的四官能团、r份含有m结构多官能团(官能团数目≥5)的胺基交联剂溶液加入s2得到的预聚合物溶液，搅拌1～6h；
20、s4，聚合物的成型：倒入模具，挥发溶剂成型，然后在80-100℃下热处理4-5h获得复合硅橡胶材料。
21、在一个优选地实施例中，所述胺基封端的聚二甲基烷结构式为：
22、在一个优选地实施例中，所述具有y结构的二异氰酸酯结构式为：o＝c＝n-y-n＝c＝o，具有y结构的二异氰酸酯包括：六亚甲基二异氰酸酯、4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)、甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4′-二异氰酸酯二环己基甲烷、1,3-二(异氰酸根合甲基)环己烷、对苯二异氰酸酯、1,4-二异氰酸酯丁烷、1,8-二异氰酸酯、1,12-二异氰酸根十三烷中的至少一种。
23、在一个优选地实施例中，所述溶剂为极性溶剂，包括四氢呋喃、氯仿、丙酮中的至少一种。
24、在一个优选地实施例中，所述具有d结构的二胺结构式为：nh2-d-nh2，其中d是c1-20亚烃基；具有d结构的二胺包括：乙二胺、二亚乙基三胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷、三亚乙基四胺、四乙烯五胺、2,2′-(乙烯二氧)双(乙胺)、4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺、4,9-二噁-1,12-十二烷二胺、3,6,9-三氧杂十一烷-1,11-二胺中的至少一种。
25、在一个优选地实施例中，a结构式一(n型)所使用的含有t、q结构的交联剂为：
26、所述含有t结构三官能团环氧基交联剂结构式为：含有t结构三官能团环氧基交联剂包括：三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油醚、三(2,3-环氧丙基)异氰尿酸酯、n,n-二缩水甘油基-4-缩水甘油氧代苯胺中的至少一种；
27、所述含有q结构三官能团环氧基交联剂结构式为：含有q结构四官能团环氧基交联剂包括：4,4′-亚甲基二(n,n-二缩水甘油基苯胺)。
28、在一个优选地实施例中，制备n型复合硅橡胶材料时,所述p、q和r的取值范围为：0.2≤p≤0.8，0.2≤q≤0.8，0.2≤r≤0.8。
29、在一个优选地实施例中，a结构式二(c型所使用的含有t、q结构的交联剂为：
30、所述含有t结构三官能团氧基交联剂结构式为：含有t结构三官能团胺基交联剂包括：三(2-氨基乙基)胺、三(3-氨丙基)胺的至少一种；
31、所述含有q结构四官能团环氧基交联剂结构式为：含有q结构三官能团胺基交联剂包括：四(4-氨基苯基)甲烷、四-(4-氨基-(1,1-联苯))乙烯的至少一种。
32、在一个优选地实施例中，制备c型复合硅橡胶材料时,所述p、q和r的取值范围为：0.1≤p≤0.5，0.1≤q≤0.5，0.1≤r≤0.5。
33、在一个优选地实施例中，所述含有m结构多官能团(官能团≥5)环氧基交联剂包括：聚[(苯基缩水甘油醚)-co-甲醛]、聚[二甲基硅氧烷-co-(2-(3,4-环氧环己基)乙基)甲基硅氧烷]中的至少一种。
34、本专利技术技术方案的有益效果是：
35、本专利技术技术方案将pdms与pea类高分子聚合物作为高分子链主要单元结合氢键形成的非共价交联，其中pea类高分子聚合物氨基或亚氨基作为提供氢键形成点位，可以由其他材料进行替代，并在链结构上通过亲水段和疏水段的设计，突破材料的力学性能瓶颈，大幅度提升材料的力学性能，满足实际应用需求。
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1.一种复合硅橡胶材料，其特征在于，其分子结构式如下式所示：
2.根据权利要求1所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述胺基封端的聚二甲基烷结构式为：
4.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述具有Y结构的二异氰酸酯结构式为：具有Y结构的二异氰酸酯包括：六亚甲基二异氰酸酯、4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)、甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4′-二异氰酸酯二环己基甲烷、1,3-二(异氰酸根合甲基)环己烷、对苯二异氰酸酯、1,4-二异氰酸酯丁烷、1,8-二异氰酸酯、1,12-二异氰酸根十三烷中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述具有D结构的二胺结构式为：NH2-D-NH2，具有D结构的二胺包括：乙二胺、二亚乙基三胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷、三亚乙基四胺、四乙烯五胺、2,2′-(乙烯二氧)双(乙胺)、4,7,10-三氧
6.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，A结构式一(N型)所使用的含有T、Q结构的交联剂为：
7.根据权利要求6所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，制备N型复合硅橡胶材料时,所述p、q和r的取值范围为：0.2≤p≤0.8，0.2≤q≤0.8，0.2≤r≤0.8。
8.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，A结构式二(C型所使用的含有T、Q结构的交联剂为：
9.根据权利要求8所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，制备C型复合硅橡胶材料时,所述p、q和r的取值范围为：0.1≤p≤0.5，0.1≤q≤0.5，0.1≤r≤0.5。
10.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述含有M结构多官能团(官能团≥5)环氧基交联剂包括：聚[(苯基缩水甘油醚)-co-甲醛]、聚[二甲基硅氧烷-co-(2-(3,4-环氧环己基)乙基)甲基硅氧烷]中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种复合硅橡胶材料，其特征在于，其分子结构式如下式所示：
2.根据权利要求1所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述胺基封端的聚二甲基烷结构式为：
4.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述具有y结构的二异氰酸酯结构式为：具有y结构的二异氰酸酯包括：六亚甲基二异氰酸酯、4,4′-亚甲基双(异氰酸苯酯)、甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4′-二异氰酸酯二环己基甲烷、1,3-二(异氰酸根合甲基)环己烷、对苯二异氰酸酯、1,4-二异氰酸酯丁烷、1,8-二异氰酸酯、1,12-二异氰酸根十三烷中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的一种复合硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述具有d结构的二胺结构式为：nh2-d-nh2，具有d结构的二胺包括：乙二胺、二亚乙基三胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷、三亚乙基四胺、四乙烯五胺、2,2′-(乙烯二氧)双(乙胺)、4,7,10-三氧-1,13-十...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽清，宫艺，丁欣，田兴友，
申请(专利权)人：中欧电子材料国际创新中心合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：
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