[發明專利]復合形狀記憶材料

有效

• 申請號: 201380028653.4
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN104349896A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: E·貝爾;S·阿姆斯特朗;D·蘭格
• 申請（專利權）人: 卡斯西部儲備大學
• 主分類號: B32B27/08
• 分類號: B32B27/08;B32B37/00;B29C47/06
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239
• 代理人: 鄭洪成

相關申請

本申請要求2012年4月20日提交的美國臨時申請No.61/636，039的優先權，其主題在此通過引用整體并入本文。

政府撥款

本發明在國家科學基金的專用撥款No.RES501499下做出。美國政府對該發明可能具有某些權利。

背景技術

形狀記憶聚合物(SMP)是呈現至少兩種形位的放射性材料，一種形位是清楚的永久形狀而另一種形位是臨時或固定形狀。臨時或固定形狀形成或者減弱了最常見的熱躍遷，例如玻璃轉化或熔化。通過將SMP暴露至外部刺激(最常見的是熱)，使得SMP的組分存在于其變遷溫度之上(橡膠態或熔化態)，從而實現了臨時形狀。橡膠態或熔化態下的變形以及在施加的應力下的變遷溫度下的后續冷卻，通過橡膠的或熔化的SMP組分的玻璃化或結晶化而固定臨時形狀。隨后對外部刺激的暴露使得SMP返回原始的永久形狀。

大部分SMP呈現具有兩個形位(永久的和臨時的)的雙形狀記憶性能；然而，一些SMP具有多于一個臨時形狀，稱為三重形狀記憶。這對于醫藥和航空航天應用是特別有用的，其中極度需要在有限空間中工作的能力。此外，SMP具有遠程激活的特有能力以避免驅動和部署期間對周圍環境的破壞。熱、IR和UV光、電流、磁場、化學制品和濕氣接觸可作為觸發形狀恢復的激勵。

通過聚合物結合和形態實現永久和臨時的網絡。大部分SMP是由產生永久記憶形狀的硬段和產生臨時形狀的轉換部分組成的共聚物。為了呈現形狀記憶性能，共聚物通常顯示出相位分離的結構。確定產生具有形狀記憶性能的結構的共聚物成分是一種挑戰。

為了保持記憶網絡，每個共聚物塊的轉換必須足夠分離。而且，記憶和轉換網絡的重量比之間的平衡，對于產生具有良好的形狀固定性和良好的形狀恢復性的SMP，是必要的。高硬度段成分產生了良好的恢復性；然而，不利地影響了形狀固定性能。因此，形狀固定和恢復之間總是存在折中。

當前的狀記憶聚合物一般是針對應用而專門合成為形狀記憶材料的共聚物。這要求深度的、耗時的、溶劑密集的過程來產生SMP，此后另外的溶劑通常被用來鑄造或涂SMP膜。這些處理涉及大量的通常很昂貴的易燃的有毒的有機溶劑的使用。此外，這些溶劑昂貴之處不僅在于購買而且在于SMP處理的最后部分的布置。在許多情況下，溶劑成本(包括初始的溶劑購買、溶劑處理設備和溶劑處置設備和工藝)對于用于形狀記憶應用的聚合物的制造，是比較明顯的成本。

所使用的共聚物通常是基于聚亞安酯、聚醚和聚酯的；然而，用于形狀記憶聚合物的塊的組合是無窮的，大量SMP未大批量產生和/或不是可商業獲取的，從而導致了昂貴的制造處理。

發明內容

此處描述的實施例涉及一種多層復合形狀記憶材料，其包括共擠的第一聚合物材料的共擠第一聚合物層以及第二聚合物材料的第二聚合物層。第一聚合物材料和第二聚合物材料可具有不同的熔化溫度和/或玻璃轉化溫度。熱機械編排之后的復合形狀記憶材料能夠經歷至少一次溫度導致的從臨時形狀至永久形狀的形狀轉換。第一聚合物層定義了為形狀記憶材料提供永久形狀的形狀記憶材料的硬段，而且第二聚合物層定義了為形狀記憶材料提供臨時形狀的形狀記憶材料的轉換段。

此處描述的另一實施例涉及一種制造多層形狀記憶材料的方法。方法包括：對第一聚合物材料和第二聚合物材料進行共擠，第一聚合物材料具有第一玻璃轉化或熔化溫度，第二聚合物材料具有與第一玻璃轉化和/或熔化溫度不同的第二玻璃轉化溫度，從而形成多層形狀記憶材料。熱機械編排之后的多層形狀記憶材料能夠經歷至少一次溫度導致的從臨時形狀至永久形狀的形狀轉換。

此處描述的另一實施例涉及一種多層形狀記憶材料，其包括共擠的多層可機械變形的復合形狀記憶片材或膜。多層可機械變形的復合形狀記憶片材包括多個由公式(AB)_x表示的至少兩個交替層(A)和(B)，其中x＝2ⁿ，而且n介于1至18的范圍內。層(A)由聚合物組分(a)組成，層(B)由聚合物組分(b)組成。聚合物組分(a)和(b)具有不同的玻璃轉化和/或熔化溫度，而且熱機械編排之后的多層形狀記憶材料能夠經歷至少一次溫度導致的從臨時形狀至永久形狀的形狀轉換。

附圖說明

圖1圖示出根據本申請的一個方面的聚合復合形狀記憶材料的示意圖。

圖2圖示出根據本申請的另一方面的多層復合形狀記憶材料的示意圖。

圖3圖示出根據本申請的一個方面的用于聚合物層的強制組裝的層復合混合擠壓處理的示意圖。