[發明專利]一種形狀記憶環氧大豆油基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201610113657.8
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105622889B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 何明;郭瑩瑩;周建軍
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/10
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 郭百濤

本發明公開了一種形狀記憶環氧大豆油基復合材料的制備方法，該復合材料在保持形狀記憶性能時，韌性較好。該復合材料的制備方法如下：將蓖麻油加入反應容器中，加入催化劑和二異氰酸酯，攪拌均勻后緩慢升溫至60?80℃，N₂保護下攪拌3h，得到蓖麻油基聚氨酯預聚物；先將固化劑和催化劑在80?100℃的加熱套中混合均勻，然后加入環氧大豆油攪拌，環氧基與固化劑的摩爾比在1∶0.5～1∶0.9，得到環氧大豆油基聚合物；將蓖麻油基聚氨酯預聚物加入到環氧大豆油基聚合物中，混合均勻脫泡后，先于100～110℃下固化2h，再于120～130℃下后固化3h或以上，冷卻至室溫脫模，得到形狀記憶環氧大豆油基復合材料。

技術領域

本發明涉及一種復合材料的制備方法，更具體地說涉及一種形狀記憶環氧大豆油基復合材料的制備方法。

背景技術

形狀記憶復合材料是指具有初始形狀，在一定條件下形變被固定下來后，通過熱、電、光、磁、化學等外部條件激勵，能夠恢復初始形狀的一種新型的功能高分子智能材料。形狀記憶聚合物具有形變量大、賦形容易、保溫效果好等優點，并且不生銹、質輕價廉且耐用，是高分子材料研究、開發、應用的一個新的分支點，同時兼具有塑料和橡膠的特性。

由于形狀記憶聚合物具有諸多優良的性能，使得其在現代化工業生產及日常生活中得到廣泛的應用，主要應用領域集中在航空航天、土木建筑、機械制造、電子通訊、印刷包裝、生物醫用、文體娛樂及日常用品等領域，其經濟效益和社會效益非常顯著，是目前形狀記憶高分子材料中研究和開發最為活躍的領域。但是從目前的研究結果中發現，已開發的形狀記憶聚合物材料的綜合性能在實際應用中還不夠理想，形狀記憶聚合物材料的力學強度、耐熱性、持久性等性能還有待提高。因此，要想擴展形狀記憶聚合物的應用范圍，必須在保持其形狀記憶功能的前提下，提高形狀記憶聚合物的綜合性能已成為形狀記憶聚合物理論研究及應用研究的重要課題。

具有形狀記憶功能的樹脂既有熱固性樹脂，也有熱塑性樹脂，以其為基體制成的復合材料也因此分為熱固性和熱塑性形狀記憶復合材料。其中，熱固性樹脂基形狀記憶復合材料是近年來剛開始研究開發的一類新型形狀記憶材料，其關鍵是形狀記憶環氧樹脂的開發。在眾多形狀記憶聚合物中，熱固性環氧樹脂具有尺寸穩定、力學性能高、化學穩定性以及優秀的形狀恢復性能、較強的環境適應性等優點，空間展開機構中有著很大的應用潛力。同時研究發現，它的拉伸強度、儲存模量以及Tg可以在很大范圍內進行調節，并且可以通過改變原料種類、組分配比及固化工藝來調節其熱轉變點，是值得深入研究的高性能形狀記憶聚合物材料。

本發明根據國內外在環氧樹脂研究的基礎上，對環氧大豆油基聚合物固化體系的配方、工藝進行改良，并發現大豆油基聚合物表現出了較好的“形狀記憶”效果。以環氧大豆油基聚合物為基體制成的形狀記憶聚合物材料，性能優異，雖然可有效地克服形狀記憶高聚物強度低、形變回復率小等弱點，但韌性很差，其脆性大大限制了它的應用，影響其形狀記憶性能的發揮。并且形狀記憶環氧大豆油基聚合物在折疊-展開回復形狀記憶效應上使其脆性問題更加突出，應當對體系進行增強增韌，提高材料的綜合性能。

常規的環氧樹脂增韌方法包括熱塑性工程塑料增韌環氧樹脂、熱致性液晶聚合物增韌環氧樹脂、環氧樹脂和彈性體形成互穿網絡聚合物(IPN)增韌、納米粒子增韌環氧樹脂、核殼結構聚合物增韌環氧樹脂以及剛性高分子原位聚合增韌環氧樹脂。

聚氨酯是一種兼具塑料和橡膠特性的一種材料，不同的聚氨酯/環氧樹脂互穿網狀體系聚合物表現出優良的熱學性能、力學性能、阻尼特性等。本發明以形狀記憶大豆油基聚合物為基體，加入蓖麻油基聚氨酯預聚物，制備形狀記憶復合材料，通過大豆油和蓖麻油共同的脂肪鏈結構使其形成互穿結構，提高大豆油基聚合物的韌性，最終可以得到具備一定強度、韌性的形狀記憶復合材料，擴大其應用范圍。

發明內容