[發(fā)明專利]一種具有多級結(jié)構(gòu)的形狀記憶復(fù)合物及制備方法

無效

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• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102603988A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁曉斌;劉拓;潘毅;鄭朝暉;彭宇行
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司
• 主分類號: C08F265/04
• 分類號: C08F265/04;C08F220/06;C08F220/14;C08F220/18;C08F212/08;C08F2/22;B01J13/14
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有多級結(jié)構(gòu)的形狀記憶復(fù)合物及制備方法，其是以具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米聚合物微球作為一級結(jié)構(gòu)，與由烯烴類單體共聚并交聯(lián)形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)合形成具有二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形狀記憶復(fù)合物，屬于高分子新材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

形狀記憶聚合物材料是指能感知環(huán)境變化的刺激并響應(yīng)這種變化，對其狀態(tài)參數(shù)(如形狀、位置、應(yīng)變等)進(jìn)行調(diào)整，從而回復(fù)到預(yù)先設(shè)定狀態(tài)的材料。根據(jù)其響應(yīng)方式可以分為熱致型、感光型和酸堿型等，其中人們對熱致型的研究最為廣泛和深入。近二十年來，各國相繼研究了多種熱致型形狀記憶聚合物材料，如聚降冰片烯、反式聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯以及丙烯酸酯類網(wǎng)絡(luò)復(fù)合物，在航空航天、自動控制系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)、能源等領(lǐng)域顯示了極為廣泛的應(yīng)用前景。

研究表明，形狀記憶效應(yīng)并不是某種高分子的特殊性質(zhì)，而是材料的結(jié)構(gòu)和形態(tài)協(xié)同作用的結(jié)果，這樣就可以把一些新的結(jié)構(gòu)和形狀記憶原理結(jié)合起來，通過分子設(shè)計及分子結(jié)構(gòu)的調(diào)整來合成具有智能響應(yīng)的形狀記憶高分子材料?？傊S著材料科學(xué)的發(fā)展，越來越多的特征結(jié)構(gòu)被引入到形狀記憶聚合物體系中，以期獲得性能更佳，或滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的新型形狀記憶聚合物。

多級結(jié)構(gòu)是自然界物質(zhì)普遍存在的結(jié)構(gòu)形式，這些物質(zhì)通常展現(xiàn)不止一種結(jié)構(gòu)尺度，其結(jié)構(gòu)元素本身又表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)層次，這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次在決定材料的本體性能時扮演著重要的作用，許多自然界物質(zhì)(如骨、蜘蛛絲等)因其獨特的多級層次結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的機(jī)械性能。而以層次結(jié)構(gòu)這一思想來研究構(gòu)筑的多級結(jié)構(gòu)高分子復(fù)合物材料同樣具有優(yōu)異的機(jī)械性能以及可賦予眾多的特殊功能。

根據(jù)形狀記憶聚合物的原理，將多級層次結(jié)構(gòu)引入到形狀記憶聚合物中，以具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米聚合物微球作為一級層次來構(gòu)筑二級網(wǎng)絡(luò)復(fù)合物，可以增加網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，并通過選用不同軟硬度的單體設(shè)計一級納米微球和二級網(wǎng)絡(luò)，使其具有適當(dāng)?shù)奈⑾喾蛛x和不同的相轉(zhuǎn)變溫度，并調(diào)整層級間不同的作用方式賦予材料形狀記憶性能，能夠獲得具有優(yōu)良機(jī)械性能的新型形狀記憶復(fù)合物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有多級結(jié)構(gòu)的形狀記憶復(fù)合物。其特點是以具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米聚合物微球作為一級結(jié)構(gòu)，與由烯烴類單體共聚并交聯(lián)形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)合形成具有二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形狀記憶復(fù)合物。

本發(fā)明的另一目的是提供一種具有多級結(jié)構(gòu)形狀記憶復(fù)合物的制備方法。該制備方法簡單，易于操作，能根據(jù)需要制備出復(fù)雜的形狀。

在本發(fā)明中，我們設(shè)計了具有多級結(jié)構(gòu)的形狀記憶復(fù)合物材料。它們的最大優(yōu)點是可以通過調(diào)節(jié)復(fù)合物層次結(jié)構(gòu)的組成和種類來控制材料的形狀記憶性能以及機(jī)械性能，同時其回復(fù)速度快、回復(fù)精度高，成型容易，賦形容易，并能自動地從復(fù)雜的機(jī)械變形恢復(fù)到初始形狀，在醫(yī)療器材、包裝、建筑、玩具、航空航天等領(lǐng)域有廣泛的潛在應(yīng)用價值。

本發(fā)明的目的是采用以下方法來實現(xiàn)的

本發(fā)明中多級結(jié)構(gòu)形狀記憶復(fù)合物的配比為(質(zhì)量份數(shù))：

選用乙烯基苯類單體和丙烯酸酯類單體中的一種或多種，與丙烯酸單體共聚并交聯(lián)形成納米聚合物微球；再將納米聚合物微球、丙烯酸類單體、引發(fā)劑和交聯(lián)劑分別稱量，按一定比例和順序加入到反應(yīng)瓶中，室溫下攪拌、超聲輔助分散，通氮氣30分鐘，注入反應(yīng)模具中，升溫到50-80℃，恒溫反應(yīng)12-24小時，真空干燥得到形狀記憶復(fù)合物。

在上述配比中：

A選用乙烯基苯類單體、丙烯酸酯類單體中的一種或多種，以及丙烯酸單體，通過分散聚合、乳液聚合等方法共聚并交聯(lián)合成。

B選用丙烯酸或甲基丙烯酸中的一種或兩種。

C選用油溶性引發(fā)劑，優(yōu)選AIBN和BPO。

D交聯(lián)劑選用含有兩個或兩個以上雙鍵的功能性單體，優(yōu)選N，N`-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)。

本發(fā)明具有以下特點：

一、將多級結(jié)構(gòu)引入到形狀記憶復(fù)合物體系中，設(shè)計、合成一種新型的具有多級結(jié)構(gòu)的形狀記憶復(fù)合物。

二、以具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米聚合物微球作為一級層次結(jié)構(gòu)，來構(gòu)筑二級網(wǎng)絡(luò)復(fù)合物。

三、由于多級結(jié)構(gòu)和納米聚合物微球的引入，該形狀記憶復(fù)合物材料具有優(yōu)異的形狀記憶性能和機(jī)械性能。

具體實施例

下面結(jié)合三個實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，本發(fā)明所涉及的主題范圍并非僅限于這三個實施例。

實施例1：

配比如下：

A：納米聚合物微球：