一种水响应有机硅弹性体材料及其制备方法与应用

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种水响应有机硅弹性体材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚二甲基硅氧烷(pdms)的分子主链是由si-o-si键交替组成的“无机结构”，稳定性很强，侧链是由烃基组成的“有机结构”，这种独特的无机和有机相结合的结构使其具备良好的力学性能、稳定的物理和化学性能并具有极好的生物亲和性，在生物材料及表面材料领域等具有广泛的应用。

2、但由于pdms本身结构的原因，pdms成品一般具有较低的表面能、高的疏水性等特点。我们的生物体内含有大量的水，因此要使生物材料具有更好的兼容性，需要改变pdms材料本身对于水的兼容性。基于此，科研工作者通过在聚二甲基硅氧烷的化学结构中引入一系列的亲水基团比如氨基、羟基和羧基等，或者对pdms成品的表面做亲水性的化学修饰以改进其成品对水的兼容性，拓展其应用范围。然而目前的这些化学修饰的方法往往程序较为复杂，而且会降低聚二甲硅氧烷结构本身的稳定性并有可能增加其生物毒性。

3、因此，通过简单有效的方法来制备具有水兼容性并具有水响应性的有机硅弹性体对于其在生物材料及表面材料领域的应用具有重大意义。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有水兼容性并具有水响应性的有机硅弹性体材料，可以根据外界水环境的变化来改变自身性能从而更好的适应使用环境

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种水响应有机硅弹性体材料，其由有机硅主剂、交联剂、无机盐水溶液混合后，聚合而成；

4、所述的有机硅主剂、交联剂为dow corning公司的热固化有机硅胶sylgard184中的a、b组分，或者shin-etsu silicone公司的uv固化有机硅胶ker-4690的a、b组分。

5、具体地，所述的无机盐水溶液为licl、libr、nacl、cacl2、或kcl中的任意一种水溶液，其浓度为2wt％～50wt％。

6、进一步地，所述有机硅主剂、交联剂的质量比1:1～10:1。

7、优选地，所述无机盐水溶液质量占比，为有机硅主剂、交联剂、无机盐水溶液三者混合总质量的1％～66％。

8、进一步地，本发明还提供上述水响应有机硅弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：

9、(1)将有机硅主剂与交联剂混合，然后磁力搅拌，得到pdms溶液；

10、(2)将无机盐水溶液与步骤(1)中所得pdms溶液充分混合，得到混合乳液；

11、(3)将步骤(2)中所得混合乳液通过涂敷或者3d打印于基质上，真空脱气后聚合即得。

12、具体地，步骤(3)中，所述的基质为pdms薄膜。

13、优选地，步骤(3)中，当有机硅主剂、交联剂为dow corning公司的热固化有机硅胶sylgard184中的a、b组分时，聚合温度为50℃-120℃。

14、优选地，步骤(3)中，当有机硅主剂、交联剂为shin-etsu silicone公司的uv固化有机硅胶ker-4690的a、b组分时，uv光源波长范围为320nm-390nm。

15、进一步地，步骤(3)中，真空脱气后还可以先预聚并赋形，得到所需的形状后，最后进行充分聚合。

16、更进一步地，本发明还要求保护上述水响应有机硅弹性体材料作为生物医用材料用于制备血管支架中的应用。

17、更进一步地，本发明还要求保护上述水响应有机硅弹性体材料作为表面材料用于制备水敏传感器中的应用。

18、有益效果：

19、(1)本发明首先通过机械搅拌的方式将填充的无机盐溶液以均匀液滴的形式分散于有机硅聚合物主剂以及交联剂的混合物中并形成均匀乳液。之后将上述乳液涂敷在非响应性pdms基质上或者通过3d打印机以纹路或者图案的形式涂覆于非水敏型pdms基质的表面，经过在一定温度下或者uv光照下的聚合反应，得到水响应性复合材料或器件。

20、(2)本发明的水响应pdms聚合物材料的制备过程不涉及到对其化学结构的任何改变，因此不会改变有机硅结构本身的化学稳定性和生物相容性。另外，本发明中设计的水响应pdms材料的制备方法及工艺简单环保，不涉及到任何有机溶剂，且所使用的原料皆为商业化材料，制备成本比较低。

21、(3)本发明所设计的水响应pdms材料的预聚液为具有一定粘度的混合乳液因此可以通过涂覆或者3d打印的方式较为容易地与非敏感性基材复合得到具有响应特性的材料或器件。所得复合材料本身较好的生物相容性和良好的机械性能，因此其应用范围比较广泛，在生物材料以及生命科学快速发展的今天应具有巨大的应用价值和市场潜力。

技术特征：

1.一种水响应有机硅弹性体材料，其特征在于，其由有机硅主剂、交联剂、无机盐水溶液混合后，聚合而成；

2.根据权利要求1所述的水响应有机硅弹性体材料，其特征在于，所述的无机盐水溶液为licl、libr、nacl、cacl2、或kcl中的任意一种水溶液，其浓度为2wt％～50wt％。

3.根据权利要求1所述的水响应有机硅弹性体材料，其特征在于，所述有机硅主剂、交联剂的质量比1:1～10:1。

4.根据权利要求1所述的水响应有机硅弹性体材料，其特征在于，所述无机盐水溶液质量占比，为有机硅主剂、交联剂、无机盐水溶液三者混合总质量的1％～66％。

5.权利要求1所述水响应有机硅弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述水响应有机硅弹性体材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的基质为pdms薄膜。

7.根据权利要求5所述水响应有机硅弹性体材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，当有机硅主剂、交联剂为dow corning公司的热固化有机硅胶sylgard184中的a、b组分时，聚合温度为50℃-120℃；

8.根据权利要求5所述水响应有机硅弹性体材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，真空脱气后再预聚并赋形，最后进行充分聚合。

9.权利要求1所述的水响应有机硅弹性体材料作为生物医用材料用于制备血管支架中的应用。

10.权利要求1所述的水响应有机硅弹性体材料作为表面材料用于制备水敏传感器中的应用。

技术总结
本发明公开了一种水响应有机硅弹性体材料及其制备方法与应用，其由有机硅主剂、交联剂、无机盐水溶液混合后，聚合而成；所述的有机硅主剂、交联剂为Dow Corning公司的热固化有机硅胶Sylgard184中的A、B组分，或者Shin‑Etsu Silicone公司的UV固化有机硅胶KER‑4690的A、B组分。本发明水响应PDMS材料的预聚液为具有一定粘度的混合乳液因此可以通过涂覆或者3D打印的方式较为容易地与非敏感性基材复合得到具有响应特性的材料或器件。最后，因所得复合材料本身较好的生物相容性和良好的机械性能，其应用范围比较广泛，在生物材料以及生命科学快速发展的今天应具有巨大的应用价值和市场潜力。

技术研发人员：赵怀霞,王杨鑫,沙文婧
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13