CN115232279A - 用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体 - Google Patents
用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115232279A CN115232279A CN202210266796.XA CN202210266796A CN115232279A CN 115232279 A CN115232279 A CN 115232279A CN 202210266796 A CN202210266796 A CN 202210266796A CN 115232279 A CN115232279 A CN 115232279A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- elastomer
- dihydroxybiphenyl
- polydimethylsiloxane
- isophorone diisocyanate
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 claims abstract description 24
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 24
- XUMIQAOMRDRPMD-UHFFFAOYSA-N (6-oxo-1h-pyrimidin-2-yl)urea Chemical compound NC(=O)NC1=NC(=O)C=CN1 XUMIQAOMRDRPMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 30
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- CWZPGMMKDANPKU-UHFFFAOYSA-L butyl-di(dodecanoyloxy)tin Chemical compound CCCC[Sn+2].CCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCC([O-])=O CWZPGMMKDANPKU-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 20
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 8
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 4
- MZIYQOXUTVDLLF-UHFFFAOYSA-N 1-aminobutane-1,1-diol Chemical compound CCCC(N)(O)O MZIYQOXUTVDLLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KWXIPEYKZKIAKR-UHFFFAOYSA-N 2-amino-4-hydroxy-6-methylpyrimidine Chemical compound CC1=CC(O)=NC(N)=N1 KWXIPEYKZKIAKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 claims description 2
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 abstract description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 abstract description 6
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 12
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
- C08G18/3203—Polyhydroxy compounds
- C08G18/3215—Polyhydroxy compounds containing aromatic groups or benzoquinone groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
- C08G18/3819—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having nitrogen
- C08G18/3823—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having nitrogen containing -N-C=O groups
- C08G18/3829—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having nitrogen containing -N-C=O groups containing ureum groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
- C08G18/3819—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having nitrogen
- C08G18/3842—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having nitrogen containing heterocyclic rings having at least one nitrogen atom in the ring
- C08G18/3848—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having nitrogen containing heterocyclic rings having at least one nitrogen atom in the ring containing two nitrogen atoms in the ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/61—Polysiloxanes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
本发明属于低温弹性体领域，具体涉及一种用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体，包括主链型弹性体或者侧链型弹性体；所述的主链型弹性体包括柔性单元聚二甲基硅氧烷、刚性单元4＇－二羟基联苯、异佛尔酮二异氰酸酯以及2－脲基－4－嘧啶酮；所述的侧链型弹性体包括柔性单元聚二甲基硅氧烷、刚性单元4＇－二羟基联苯、异佛尔酮二异氰酸酯以及二醇分子。本发明将UPy体系引入玻璃化转变温度较低的PDMS中，利用UPy官能团之间形成动态可逆的四重氢键，从而达到赋予弹性体延展性和力学强度，有望为极地、太空等场景应用提供弹性体材料储备。
Description
技术领域
本发明属于低温弹性体领域，具体涉及一种用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体。
背景技术
弹性作为橡胶的重要性能之一，一直备受研究者们的关注。尤其在低温环境下，由于橡胶分子热运动减弱，分子链会逐渐被冻结，使其失去弹性和功能。因此橡胶的耐低温性是一个极其重要的性能。影响橡胶耐低温性的主要因素有两个，分别是橡胶的玻璃化过程和结晶过程。
在所有的橡胶品种中，硅橡胶具有较低的玻璃化转变温度，表现出良好的耐低温性。其可制作为轮胎、密封圈、电线护套、缓冲垫、软管或管道等，在低温环境的探索中发挥着不可替代的作用。这些环境最关键的挑战是，在没有足够太阳光照射时长，温度极低。以南极为例，南极的冬季平均气温为－49℃，南极洲记录的最低气温为1983年Vostok站的－89.2℃。在南极洲使用的橡胶应该在－80℃左右的温度下具有良好的弹性，然而还没有任何一种商用橡胶可以达到这个要求。商用的硅橡胶材料的低温耐受性仍较差，在低温环境下容易发生破裂，进一步引发严重事故。例如，在1986年，一个由氟橡胶制成的密封O型圈的破裂直接导致了挑战者号航天飞机的灾难性事故。因此，耐低温弹性体材料的开发对于人类在极端低温环境(－80℃)的探索工程具有重要意义。然而，耐低温弹性体的机械性能却很少被报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体，包括主链型弹性体或者侧链型弹性体；
所述的主链型弹性体包括柔性单元聚二甲基硅氧烷、刚性单元4＇－二羟基联苯、异佛尔酮二异氰酸酯以及2－脲基－4－嘧啶酮；其中聚二甲基硅氧烷：异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为：4：7；4＇－二羟基联苯：2－脲基－4－嘧啶酮的摩尔比为0.6－1.2：0.8－1.4；
所述的侧链型弹性体包括柔性单元聚二甲基硅氧烷、刚性单元4＇－二羟基联苯、异佛尔酮二异氰酸酯以及二醇分子；其中聚二甲基硅氧烷与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为4：7；4＇－二羟基联苯：二醇分子的摩尔比为0.6－1.2：0.8－1.4。
所述的二醇分子如下式(I)示出：
优选的，所述的4＇－二羟基联苯：二醇分子的摩尔比为0.8：1.2。
所述的二醇分子的制备采用下述步骤：
S1：2－氨基－4－羟基－6－甲基嘧啶与六亚甲基二异氰酸酯制备得到中间体；
S2：将步骤S1的中间体与氨基丁二醇反应制得。
所述的主链型弹性体采用下述方式制备：将聚二甲基硅氧烷油浴加热，抽真空搅拌；搅拌后加入异佛尔酮二异氰酸、四氢呋喃和催化量二月硅酸丁基锡；继续搅拌，之后加入2－脲基－4－嘧啶酮，4，4＇－二羟基联苯、二甲基亚砜和催化剂量的二月硅酸丁基锡，继续聚合后得到产物；其中聚二甲基硅氧烷：异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为：4：7；4＇－二羟基联苯：2－脲基－4－嘧啶酮的摩尔比为0.6－1.2：0.8－1.4。
所述的侧链型弹性体采用下述方式制备：将聚二甲基硅氧烷油浴加热，抽真空搅拌；搅拌后加入异佛尔酮二异氰酸、四氢呋喃和催化量二月硅酸丁基锡；继续搅拌，之后加入二醇分子，4，4＇－二羟基联苯、二甲基亚砜和催化剂量的二月硅酸丁基锡，继续聚合后得到产物；其中聚二甲基硅氧烷与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为4：7；4＇－二羟基联苯：二醇分子的摩尔比为0.6－1.2：0.8－1.4。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明针对现在弹性体材料在低温环境下出现延展性差，易破损，使用寿命短等问题。从材料设计的角度出发，将UPy体系引入玻璃化转变温度较低的PDMS中，利用UPy官能团之间形成动态可逆的四重氢键，从而达到赋予弹性体延展性和力学强度。由于四重氢键作为一种的超分子作用力，因此UPy体系的加入同时赋予弹性体良好的自愈合性能，有望为极地、太空等场景应用提供弹性体材料储备。
本发明得到的四重氢键基PDMS弹性体可以应用于低温环境，当Upy官能团以主链引入聚合物主链，构建主链型四重氢键，聚合物分子链之间的间距较窄。当弹性体拉伸时，分子间作用力较强，为四重氢键和弱氢键，故力学强度较高(12.56Mpa)，延展性相对较差(2472％)。当Upy官能团以侧链引入聚合物主链，构建侧链型四重氢键，聚合物分子链之间的间距较宽。当弹性体拉伸时，分子间作用力较弱，只有弱氢键，进一步拉伸后，作用力为较强的四重氢键，故侧链型弹性体延展性较好(3309％)，力学强度相对较差(5.43Mpa)。相比与主链弹性体，侧链型弹性体的分子链运动性更差，故侧链型弹性体的自愈合性能更好(－80℃，自愈合48小时可恢复85％左右)。
附图说明
图1为弹性体材料的分子式及拉伸基制示意图；
图2为弹性体材料在－80℃的机械性能图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：一种用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体的制备方法，图1示出其分子式及拉伸基制示意图，具体包括下述步骤：(1)将聚二甲基硅氧烷(5.6g)加入到100mL的二口烧瓶中，在100℃油浴加热中，抽真空搅拌1小时。搅拌后将体系降温至70℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯(0.3891g)、四氢呋喃(10mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(4滴)。搅拌3小时后，加入2－脲基－4－嘧啶酮(0.0338g)，4，4＇－二羟基联苯(0.0558g)二甲基亚砜(2mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(1滴)，搅拌3小时后出料，将产物泡水24小时后洗涤烘干，收集以备用。
可控温拉伸仪设置参数为：拉伸速率20mm/min，环境温度为－80℃。测试样品提前制成哑铃状，中部宽约为5mm、长度约为4mm、厚度约为1mm。测试结果表明，M－U0.8－D1.2在－80℃时，应力强度在9.31Mpa，伸长率为1437％，愈合48小时后，愈合效率约为42％。
实施例2：(1)将聚二甲基硅氧烷(5.6g)加入到100mL的二口烧瓶中，在100℃油浴加热中，抽真空搅拌1小时。搅拌后将体系降温至70℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯(0.3891g)、四氢呋喃(10mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(4滴)。搅拌3小时后，加入2－脲基－4－嘧啶酮(0.0507g)，4，4＇－二羟基联苯(0.0372g)二甲基亚砜(2mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(1滴)，搅拌3小时后出料，将产物泡水24小时后洗涤烘干，收集以备用。
可控温拉伸仪设置参数为：拉伸速率20mm/min，环境温度为－80℃。测试样品提前制成哑铃状，中部宽约为5mm、长度约为4mm、厚度约为1mm。测试结果表明，M－U1.2－D0.8在－80℃时，应力强度在12.56Mpa，伸长率为2472％，愈合48小时后，愈合效率约为65％。
实施例3：(1)将聚二甲基硅氧烷(5.6g)加入到100mL的二口烧瓶中，在100℃油浴加热中，抽真空搅拌1小时。搅拌后将体系降温至70℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯(0.3891g)、四氢呋喃(10mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(4滴)。搅拌3小时后，加入2－脲基－4－嘧啶酮(0.0592g)，4，4＇－二羟基联苯(0.0279g)二甲基亚砜(2mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(1滴)，搅拌3小时后出料，将产物泡水24小时后洗涤烘干，收集以备用。
可控温拉伸仪设置参数为：拉伸速率20mm/min，环境温度为－80℃。测试样品提前制成哑铃状，中部宽约为5mm、长度约为4mm、厚度约为1mm。测试结果表明，M－U1.4－D0.6在－80℃时，应力强度在13.01Mpa，伸长率为2042％，愈合48小时后，愈合效率约为51％。
实施例4：(1)将聚二甲基硅氧烷(5.6g)加入到100mL的二口烧瓶中，在100℃油浴加热中，抽真空搅拌1小时。搅拌后将体系降温至70℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯(0.3891g)、四氢呋喃(10mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(4滴)。搅拌3小时后，加入合成的二醇分子(0.0797g)，4，4＇－二羟基联苯(0.0558g)二甲基亚砜(2mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(1滴)，搅拌3小时后出料，将产物泡水24小时后洗涤烘干，收集以备用。
可控温拉伸仪设置参数为：拉伸速率20mm/min，环境温度为－80℃。测试样品提前制成哑铃状，中部宽约为5mm、长度约为4mm、厚度约为1mm。测试结果表明，S－U0.8－D1.2在－80℃时，应力强度在4.39Mpa，伸长率为2033％，愈合48小时后，愈合效率约为57％。
实施例5：(1)将聚二甲基硅氧烷(5.6g)加入到100mL的二口烧瓶中，在100℃油浴加热中，抽真空搅拌1小时。搅拌后将体系降温至70℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯(0.3891g)、四氢呋喃(10mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(4滴)。搅拌3小时后，加入合成的二醇分子(0.1196g)，4，4＇－二羟基联苯(0.0372g)二甲基亚砜(2mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(1滴)，搅拌3小时后出料，将产物泡水24小时后洗涤烘干，收集以备用。
可控温拉伸仪设置参数为：拉伸速率20mm/min，环境温度为－80℃。测试样品提前制成哑铃状，中部宽约为5mm、长度约为4mm、厚度约为1mm。测试结果表明，S－U1.2－D0.8在－80℃时，应力强度在5.43Mpa，伸长率为3309％，愈合48小时后，愈合效率约为85％。
实施例6：(1)将聚二甲基硅氧烷(5.6g)加入到100mL的二口烧瓶中，在100℃油浴加热中，抽真空搅拌1小时。搅拌后将体系降温至70℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯(0.3891g)、四氢呋喃(10mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(4滴)。搅拌3小时后，加入合成的二醇分子(0.1395g)，4，4＇－二羟基联苯(0.0279g)二甲基亚砜(2mL)和催化剂二月硅酸丁基锡(1滴)，搅拌3小时后出料，将产物泡水24小时后洗涤烘干，收集以备用。
可控温拉伸仪设置参数为：拉伸速率20mm/min，环境温度为－80℃。测试样品提前制成哑铃状，中部宽约为5mm、长度约为4mm、厚度约为1mm。测试结果表明，S－U1.4－D0.6在－80℃时，应力强度在6.61Mpa，伸长率为2881％，愈合48小时后，愈合效率约为71％。
图2示出不同实施例弹性体材料在－80℃的机械性能，从图中可以看出，本发明得到的四重氢键基PDMS弹性体可以应用于低温环境，当Upy官能团以主链引入聚合物主链，当弹性体拉伸时，分子间作用力较强，为四重氢键和弱氢键，故力学强度较高(12.56Mpa)，延展性相对较差(2472％)。当Upy官能团以侧链引入聚合物主链，故侧链型弹性体延展性较好(3309％)，力学强度相对较差(5.43Mpa)。相比与主链弹性体，侧链型弹性体的分子链运动性更差，故侧链型弹性体的自愈合性能更好(－80℃，自愈合48小时可恢复85％左右)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体，其特征在于，包括主链型弹性体或者侧链型弹性体；
所述的主链型弹性体包括柔性单元聚二甲基硅氧烷、刚性单元4＇－二羟基联苯、异佛尔酮二异氰酸酯以及2－脲基－4－嘧啶酮；其中聚二甲基硅氧烷：异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为：4：7；4＇－二羟基联苯：2－脲基－4－嘧啶酮的摩尔比为0.6－1.2：0.8－1.4；
所述的侧链型弹性体包括柔性单元聚二甲基硅氧烷、刚性单元4＇－二羟基联苯、异佛尔酮二异氰酸酯以及二醇分子；其中聚二甲基硅氧烷与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为4：7；4＇－二羟基联苯：二醇分子的摩尔比为0.6－1.2：0.8－1.4。
2.根据权利要求1所述的用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体，其特征在于，所述的二醇分子如下式(I)示出：
3.根据权利要求1所述的用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体，其特征在于，所述的4＇－二羟基联苯：二醇分子的摩尔比为0.8：1.2。
4.根据权利要求1所述的用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体，其特征在于，所述的二醇分子的制备采用下述步骤：
S1：2－氨基－4－羟基－6－甲基嘧啶与六亚甲基二异氰酸酯制备得到中间体；
S2：将步骤S1的中间体与氨基丁二醇反应制得。
5.根据权利要求1所述的用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体，其特征在于，所述的主链型弹性体采用下述方式制备：将聚二甲基硅氧烷油浴加热，抽真空搅拌；搅拌后加入异佛尔酮二异氰酸、四氢呋喃和催化量二月硅酸丁基锡；继续搅拌，之后加入2－脲基－4－嘧啶酮，4，4＇－二羟基联苯、二甲基亚砜和催化剂量的二月硅酸丁基锡，继续聚合后得到产物；其中聚二甲基硅氧烷：异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为：4：7；4＇－二羟基联苯：2－脲基－4－嘧啶酮的摩尔比为0.6－1.2：0.8－1.4。
6.根据权利要求1所述的用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体，其特征在于，所述的侧链型弹性体采用下述方式制备：将聚二甲基硅氧烷油浴加热，抽真空搅拌；搅拌后加入异佛尔酮二异氰酸、四氢呋喃和催化量二月硅酸丁基锡；继续搅拌，之后加入二醇分子，4，4＇－二羟基联苯、二甲基亚砜和催化剂量的二月硅酸丁基锡，继续聚合后得到产物；其中聚二甲基硅氧烷与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为4：7；4＇－二羟基联苯：二醇分子的摩尔比为0.6－1.2：0.8－1.4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210266796.XA CN115232279B (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210266796.XA CN115232279B (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115232279A true CN115232279A (zh) | 2022-10-25 |
| CN115232279B CN115232279B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=83668337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210266796.XA Active CN115232279B (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115232279B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101891877A (zh) * | 2010-08-17 | 2010-11-24 | 上海交通大学 | 一种相变保温聚氨酯树脂的制备方法 |
| CN108003317A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-05-08 | 四川大学 | 一种聚硅氧烷弹性体及其制备方法和应用 |
| US20190106544A1 (en) * | 2017-10-06 | 2019-04-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Stretchable, tough, and self-healing elastomer and applications thereof |
| CN113831493A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-24 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种含有六重分子间氢键的自修复聚氨酯弹性体及其制备方法 |
-
2022
- 2022-03-17 CN CN202210266796.XA patent/CN115232279B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101891877A (zh) * | 2010-08-17 | 2010-11-24 | 上海交通大学 | 一种相变保温聚氨酯树脂的制备方法 |
| US20190106544A1 (en) * | 2017-10-06 | 2019-04-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Stretchable, tough, and self-healing elastomer and applications thereof |
| CN108003317A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-05-08 | 四川大学 | 一种聚硅氧烷弹性体及其制备方法和应用 |
| CN113831493A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-24 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种含有六重分子间氢键的自修复聚氨酯弹性体及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| NICOLE E. BOTTERHUIS ET AL.: "Self‐assembly and morphology of polydimethylsiloxane supramolecular thermoplastic elastomers", JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART A: POLYMER CHEMISTRY, vol. 46, no. 12, pages 3877 - 3885 * |
| 石金君;杨晓慧;王铭钧;姚洪喜;贺鹏;: "含UPy侧链聚氨酯的合成与性能", 功能高分子学报, no. 03, pages 303 - 309 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115232279B (zh) | 2023-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105399917B (zh) | 一种有机硅改性热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 | |
| CN109504368B (zh) | 一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法 | |
| CN108503783B (zh) | 热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 | |
| CN113831493B (zh) | 一种含有六重分子间氢键的自修复聚氨酯弹性体及其制备方法 | |
| CN110790937A (zh) | 一种含硼氧键的可修复、易溶解有机硅弹性体及其制备方法 | |
| CN115612051A (zh) | 一种高韧性可自修复聚硅氧烷弹性体及其制备方法 | |
| WO2019037369A1 (zh) | 一种聚氨酯聚合物及其制备方法和应用 | |
| CN104448231A (zh) | 聚醚有机硅嵌段聚氨酯材料的制备方法、产品及用途 | |
| CN112239530A (zh) | 一种疏水自愈超弹性聚氨酯弹性体制备的新方法 | |
| CN115873256B (zh) | 一种交联聚二甲基硅氧烷弹性体材料及其制备方法 | |
| CN111040119A (zh) | 一种自修复型有机硅改性聚氨酯及其制备方法 | |
| CN110511390B (zh) | 一种石墨烯末端交联弹性体材料及制备方法 | |
| CN109575233B (zh) | 一种高力学性能的聚硅氧烷聚醚型聚氨酯弹性体及其制备方法 | |
| JP3061817B2 (ja) | ポリオキシペルフルオロアルキレンブロックを含有する架橋性ポリウレタンゴム | |
| CN115232279A (zh) | 用于低温环境的高机械性能和自愈合性能弹性体 | |
| CN111808251A (zh) | 一种自修复、可溶解有机硅抗菌弹性体及其制备方法与抗菌材料应用 | |
| CN104927015A (zh) | 有机硅修饰的脂肪族聚氨酯生物材料及其制备方法 | |
| CN116217884A (zh) | 一种自修复聚氨酯弹性体材料及其制备方法 | |
| CN113061229A (zh) | 一种耐候耐热、高强韧室温自修复聚氨酯脲弹性体 | |
| CN115536803B (zh) | 一种二氧化硫基聚亚硫酸酯型聚氨酯的制备方法 | |
| CN114874604A (zh) | 一种可回收的动态共价聚二甲基硅氧烷膜的制备方法 | |
| CN116082644A (zh) | 有机硅弹性体及其制备方法、柔性传感器及其制备方法 | |
| KR100196651B1 (ko) | 개선된 폴리우레탄 섬유용 중합물의 제조방법 | |
| CN108084391A (zh) | 一种聚氨酯及其制备方法 | |
| CN113527624A (zh) | 透明聚氨酯弹性体及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |