[發(fā)明專利]一種快速水響應(yīng)形狀記憶復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710015911.5
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106832428B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白永康;陳鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: C08L1/28
• 分類號: C08L1/28;C08L3/02;C08L5/02;C08L5/08;C08L1/12;C08K9/00;C08K3/04;C08K5/092;C08K3/36;C08K7/06;C08K7/24;C08K5/1515;C08K5/07;C08K5
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種快速水響應(yīng)形狀記憶復合材料及其制備方法，將填充材料加入到含有去離子水的燒瓶中，持續(xù)超聲攪拌，直至得到均勻的分散液；將天然親水性高分子加至步驟1)的分散液中，攪拌直至溶解；然后加入化學交聯(lián)劑，在40?100℃溫度條件下攪拌2?8h后干燥即可；按質(zhì)量百分數(shù)計，天然親水性高分子的質(zhì)量百分數(shù)為70％?99％，化學交聯(lián)劑的質(zhì)量百分數(shù)為0?20％，填充材料的質(zhì)量百分數(shù)為0?20％，化學交聯(lián)劑和填充材料的質(zhì)量百分數(shù)不同時為0。本發(fā)明所制備復合材料具有較高的拉伸強度，最高可達100MPa以上；同時其室溫下的拉伸模量可達1.5GPa以上，在作為結(jié)構(gòu)材料使用時能夠保證構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種形狀記憶聚合物復合材料，尤其涉及一種快速水響應(yīng)形狀記憶復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

形狀記憶聚合物(Shape memory polymer)是一種刺激響應(yīng)性智能材料，指具有初始形狀的聚合物材料，在外界條件作用下發(fā)生形狀變化并保持該暫時形狀后，能夠感知并響應(yīng)外界變化的刺激，從而回復到原始形狀。與形狀記憶陶瓷和形狀記憶合金相比，形狀記憶聚合物具有形變量大、原料廣泛、密度小、結(jié)構(gòu)可設(shè)計性強、易加工等優(yōu)點。形狀記憶聚合物的這些優(yōu)點，使其在生物醫(yī)用材料、航天航空材料、智能紡織材料、電子器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)的形狀記憶聚合物主要為熱響應(yīng)型，即通過熱刺激的方式實現(xiàn)材料形狀的可逆回復。例如JingsongLeng等報道了一種高溫形狀記憶聚酰亞胺，其響應(yīng)溫度可以達到300℃以上，在航天航空領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。但是在某些應(yīng)用領(lǐng)域，如生物醫(yī)學領(lǐng)域，直接加熱的方式并不適用，因此水響應(yīng)形狀記憶聚合物越來越受學術(shù)界和工業(yè)界的重視。當今不少國內(nèi)外研究單位如新加坡南洋理工大學、韓國建國大學、香港理工大學及四川大學等開展了一系列關(guān)于水響應(yīng)形狀記憶聚合物的研究。

Mather等以聚己內(nèi)酯-聚乙二醇嵌段共聚物制備了一種熱塑性聚氨酯，能夠?qū)崿F(xiàn)室溫下水響應(yīng)形狀記憶性能。Qiang Fu等研發(fā)了一種聚乙烯醇/氧化石墨烯聚合物復合材料，研究了氧化石墨烯含量對材料水響應(yīng)回復速度的影響。Johan等則通過向形狀記憶聚氨酯中引入棉纖維納米晶須實現(xiàn)了材料水響應(yīng)性能。水響應(yīng)形狀記憶聚合物的實現(xiàn)機制主要來源于水分子的塑化作用。水分子通過擴散作用進入聚合物網(wǎng)絡(luò)，增加了聚合物的自由體積，降低了材料的轉(zhuǎn)變溫度和模量，從而使材料回復至原始形狀。然而目前已報道的成果在形狀記憶性能、機械強度或制備方法上都存在著一些的不足。為了提高該智能材料在實際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，所使用的材料不僅要有較高的回復率和回復速度，同時還要兼顧實際應(yīng)用所需的機械性能、生物相容性等方面的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，旨在提供一種快速水響應(yīng)形狀記憶復合材料及其制備方法，該復合材料可以實現(xiàn)室溫下的水響應(yīng)及濕度響應(yīng)形狀記憶性能，具有較高的機械強度，沒有強的溫度依賴性，實用性好，適用范圍廣，可以在醫(yī)學、紡織材料及傳感器等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種快速水響應(yīng)形狀記憶復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將填充材料加入到含有去離子水的燒瓶中，持續(xù)超聲攪拌，直至得到均勻的分散液；

2)將天然親水性高分子加至步驟1)的分散液中，攪拌直至溶解；然后加入化學交聯(lián)劑，在40-100℃溫度條件下攪拌2-8h后干燥，得到具有水響應(yīng)形狀記憶性能的聚合物復合材料；

其中，按質(zhì)量百分數(shù)計，天然親水性高分子的質(zhì)量百分數(shù)為70％-99％，化學交聯(lián)劑的質(zhì)量百分數(shù)為0-20％，填充材料的質(zhì)量百分數(shù)為0-20％，化學交聯(lián)劑和填充材料的質(zhì)量百分數(shù)不同時為0。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟1)中超聲的功率為500W，時間為0.5-5h。