【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料及其制备方法。
技术介绍
1、海洋生物污损严重阻碍了海洋工业的发展，对海洋经济的发展造成严重损失；以海洋船舶为例，海洋污损生物的附着会增加船体表面的摩擦力，使前行阻力增大从而造成额外的燃油消耗，同时增大二氧化碳等温室气体的排放。对于防治海洋生物污损，按照所用技术原理可将防治方法分为物理防污法、化学防污法和生物防污法。有机硅防污涂层以硅橡胶为成膜物，并加以其他助剂制备而成，其中聚硅氧烷基体树脂作为主体的防污材料，一般以甲基或者苯基等基团为侧链基团，而以羟基、氨基或者乙烯基为端基基团。
2、中国专利（公开号为cn116903862a）公开了一种具有高力学强度的自修复聚二甲基硅氧烷弹性体及其制备方法，其以端氨基聚二甲基硅氧烷为原料，以异佛尔酮二异氰酸酯为扩链剂，同时引入含有可逆非共价键(氢键)和可逆共价键(二硫键)的双可逆网络，克服了自修复弹性体力学强度差的缺点，制备得到了断裂应力达到6mpa以上的自修复聚二甲基硅氧烷弹性体，其在较低的修复温度下可达到较高的修复效率。但是该专利并未解决现在技术中聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料接触角较小导致疏水性不佳容易被海洋污损生物的附着，硬度和断裂伸长率不足导致无法海洋环境等问题，严重影响其应用范围。
3、因此，如何通过选择合适的原料，并引入改性组分，提高聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的接触角，增加其疏水性能，并提高弹性体材料的硬度和断裂伸长率，成为了需要重点攻克的方向。
技术
1、本专利技术的目的是提供一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料及其制备方法，通过使用含氟醛类化合物、改性碳纳米管等组分，有效提高弹性体材料的接触角，增加其疏水性能，并提高材料的硬度和断裂伸长率，使其能够应用于海洋防污领域。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：以重量份计，将16~24份3-氨基丙基三乙氧基硅烷和10~12份含氟醛类化合物加入到90~100份溶剂中，混合均匀后在130~140℃的条件下反应3~5h，反应完成后除去溶剂，离心，得到的上清液为反应中间体；
5、步骤s2：以重量份计，将70~80份羟基封端聚二甲基硅氧烷、10~20份改性聚二甲基硅氧烷、10~20份所述反应中间体和8~10份改性碳纳米管混合搅拌30~40min，然后加入4~6份催化剂搅拌10~20min得到黏性混合物，将所述黏性混合物倒入模具中进行脱泡处理2~4h，然后进行固化处理，得到改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料。
6、作为一种优选的方案，所述含氟醛类化合物为2,5-二氟对苯二甲醛和3-氟苯甲醛。
7、作为一种优选的方案，所述2,5-二氟对苯二甲醛和3-氟苯甲醛的质量比为（1~2）：1。
8、含氟醛类化合物中的氟元素具有极低的表面能和优异的疏水、疏油性能，在聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料中引入氟元素可以显著提高其表面的接触角，从而增强其疏水性，使海洋生物在材料表面难以附着，实现防污效果。
9、作为一种优选的方案，所述溶剂选自苯、甲苯和二甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
10、作为一种优选的方案，所述改性聚二甲基硅氧烷的制备方法包括：以重量份计，将400~450份硅羟基封端聚二甲基硅氧烷和60~70份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合均匀，升温到70~75℃，加入1~3份的质量浓度分数为5%的氢氧化钠溶液反应2~4h，再加入0.2~0.4份月桂酸搅拌30~40min，降温，得到改性聚二甲基硅氧烷。
11、改性聚二甲基硅氧烷中引入了环氧基，通过环氧基与自修复弹性体材料中的其他基团发生反应，提高交联密度，增强分子间的相互作用，使其在受力时能够更好地传递应力，从而提高断裂伸长率。
12、作为一种优选的方案，所述改性碳纳米管的制备方法包括：以重量份计，将40~50份浓硫酸和10~20份浓硝酸混合，加入5~10份碳纳米管超声分散均匀，然后在88~92℃的条件下搅拌反应4~6h，离心分离，洗涤，干燥，得到羧基化碳纳米管；将5~10份所述羧基化碳纳米管加入到200~250份氯化亚砜中，在70~75℃的条件下进行第一回流反应16~20h，减压蒸馏，无水乙醇洗涤并干燥，得到酰氯化碳纳米管；将5~10份所述酰氯化碳纳米管加入到20~30份二氯甲烷中，超声分散均匀后加入120~150份三乙胺和200~250份2-巯基乙醇，在50~55℃的条件下回流反应进行第二回流反应26~30h，离心分离除去溶剂，无水乙醇洗涤并干燥，得到改性碳纳米管。
13、作为一种优选的方案，所述碳纳米管的粒径为100~300nm，长度为1~3μm。
14、改性碳纳米管本身具有极高的机械强度和模量，可以在聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料基体中形成增强网络，同时碳纳米管与基体之间的良好界面结合可以有效地传递应力，减少裂纹的扩展，综合提高整体的硬度。
15、作为一种优选的方案，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和二醋酸二丁基锡中的任意一种或至少两种的组合。
16、作为一种优选的方案，所述固化处理的条件包括：固化温度60~70℃，固化时间8~10h，固化完成后静置12~14h。
17、本专利技术第二方面提供了一种如第一方面所述的制备方法制备得到的改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料。
18、与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果为：
19、1、本专利技术的含氟醛类化合物通过引入氟元素降低表面能，配合改性碳纳米管在材料表面形成特定具有粗糙结构的涂层，综合作用实现超疏水表面，提高自修复弹性体材料的接触角。
20、2、本专利技术改性聚二甲基硅氧烷中含有环氧基团，可与改性碳纳米管中巯基发生反应，形成网络互联结构，有效提高材料断裂伸长率。
21、3、本专利技术的含氟醛类化合物中的氟元素具有极低的表面能和优异的疏水、疏油性能，在聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料中引入氟元素可以显著提高其表面的接触角，从而增强其疏水性，使海洋生物在材料表面难以附着，实现防污效果。
22、4、本专利技术的改性碳纳米管本身具有极高的机械强度和模量，可以在聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料基体中形成增强网络，同时碳纳米管与基体之间的良好界面结合可以有效地传递应力，减少裂纹的扩展，综合提高整体的硬度。
23、5、本专利技术的改性聚二甲基硅氧烷中引入环氧基，通过环氧基与弹性体材料中的其他基团发生反应，提高交联密度，增强分子间的相互作用，使其在受力时能够更好地传递应力，从而提高断裂伸长率。
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1.一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述含氟醛类化合物为2,5-二氟对苯二甲醛和3-氟苯甲醛。
3.根据权利要求2所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述2,5-二氟对苯二甲醛和3-氟苯甲醛的质量比为（1~2）：1。
4.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自苯、甲苯和二甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述改性聚二甲基硅氧烷的制备方法包括：以重量份计，将400~450份硅羟基封端聚二甲基硅氧烷和60~70份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合均匀，升温到70~75℃，加入1~3份的质量浓度分数为5%的氢氧化钠溶液反应2~4h，再加入0.2~0.4份月桂酸搅拌30~40min，降温，得到改性聚二甲基硅氧烷。
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7.根据权利要求6所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管的粒径为100~300nm，长度为1~3μm。
8.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和二醋酸二丁基锡中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述固化处理的条件包括：固化温度60~70℃，固化时间8~10h，固化完成后静置12~14h。
10.一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料，其特征在于，根据权利要求1~9中任意一项所述的方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述含氟醛类化合物为2,5-二氟对苯二甲醛和3-氟苯甲醛。
3.根据权利要求2所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述2,5-二氟对苯二甲醛和3-氟苯甲醛的质量比为（1~2）：1。
4.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自苯、甲苯和二甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述改性聚二甲基硅氧烷的制备方法包括：以重量份计，将400~450份硅羟基封端聚二甲基硅氧烷和60~70份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合均匀，升温到70~75℃，加入1~3份的质量浓度分数为5%的氢氧化钠溶液反应2~4h，再加入0.2~0.4份月桂酸搅拌30~40min，降温，得到改性聚二甲基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的一种改性聚二甲基硅氧烷自修复弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述改性碳纳米管的制备方法包括：以重量份计，将40~50份浓硫酸和10~20份浓硝酸混合，加入5~10份...
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