[發明專利]光響應形狀記憶自修復的復合材料及其制備方法、修復方法和應用

在審

• 申請號: 201710083543.8
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN107057326A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 夏和生;李志超;費國霞;楊莉;傅代華;甘鑫鵬
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L83/04;C08L29/04;C08L79/04;C08G73/06;C09D175/04;C09D183/04;C09D129/04;C09D179/04
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙)51241
• 代理人: 曹少華

技術領域

本發明涉及光響應形狀記憶自修復的復合材料及其制備方法、修復方法和應用，屬于功能高分子材料領域。

背景技術

材料在加工和使用過程中容易受到一些外界因素(機械、化學、熱、紫外輻射等)的破壞，內部產生很難或無法從外部檢測到的微小裂紋，或者較大形變的損壞，材料的性能大大降低，使用壽命縮短。然而常見的自修復聚合物材料往往需要外部加熱的方式來進行修復，通常是時整個材料或者期間升溫，無法做到局部處理，給實際應用造成了不便。因此，制備一種能夠局部簡單處理就能實現自修性的聚合物對解決實際應用中的不能局部熱修復的問題非常有必要。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而開發的一種光響應形狀記憶自修復聚多巴胺/聚合物復合材料的制備與應用。

具體技術方案為：

光響應形狀記憶自修復的復合材料，由以下組分按照重量份數組成：

具有形狀記憶或自修復功能的聚合物99.99～95份；

聚多巴胺0.01～5份。

其中，所述的具有形狀記憶或自修復功能的聚合物，包括以下物質中的一種或多種混合物：聚氨酯、聚硅氧烷、聚乳酸、聚乙烯醇，及其以上物質的水凝膠的聚合。

該光響應形狀記憶自修復的復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)向水和乙醇的混合溶液中加入一定量的氨水，調節pH值，攪拌30min后加入鹽酸多巴胺水溶液，溫和攪拌；

(2)反應24h后，高速離心洗滌，冷凍干燥，根據pH值的不同，得到粒徑為50nm到1000nm聚多巴胺；

(3)聚多巴胺與具有形狀記憶或自修復功能的聚合物混合，包括溶液共混，熔體共混，機械共混，原位聚合。

該光響應形狀記憶自修復的復合材料的修復方法，通過光照的方式實現修復。其制品在使用過程中產生的裂紋或損傷可以通過光照的方式實現修復，同時，如果出現大形變的破話可以通過形狀記憶功能，是破壞面相互接觸進行修復。修復和形狀記憶功能所需溫度都可通過聚多巴胺的引入，產生的光熱效應實現。

其中，修復時用的光照光源為可見光到近紅外光波段的光源。

該光響應形狀記憶自修復的復合材料的應用，用于制備防護涂層、自修復器件、光驅動器，光熱理療器。

聚多巴胺具有優異的光熱效應，能夠有效吸收近紅外到可見光波段的光，很少量的聚多巴胺引入就能使聚合物基體快速升溫，從而達到形狀記憶的特征溫度，或者動態鍵的可逆轉變溫度。從而為材料的形狀記憶或自修復提供一種簡單有效，且定點定量的能量補給。

聚多巴胺是一種類黑色素物質，其合成方法簡單且環境友好。聚多巴胺不僅有良好的粘附力，作為填料添加在聚合物基體內介面相容性良好，而且具有突出的光吸收性能，能夠吸收可見光到近紅外光波段的光，在基體中產生光熱效應，使材料局部快速有效的升溫。目前尚未見到將聚多巴胺復合在聚合物基體中利用聚多巴胺的光熱效應，對材料損壞部分局部光照就可快速實現修復的報道。

形狀記憶材料在各個領域受到廣泛關注，在應用過程中，能量輸入方式與自修復功能存在相似的問題也可通過引入聚多巴胺，利用其光熱效應實現。此外，在材料發生大形變損壞時，可以起到形狀記憶輔助自修復作用。

本發明提供的光響應形狀記憶自修復的復合材料，利用聚多巴胺優異的光熱效應，有效吸收近紅外到可見光波段的光，很少量的聚多巴胺引入就能使聚合物基體快速升溫，從而達到形狀記憶的特征溫度，或者動態鍵的可逆轉變溫度。從而為材料的修復提供一種簡單有效，且定點定量的能量補給。

附圖說明

圖1為實施例中制得的聚多巴胺掃描電鏡圖；

圖2為實施例所得光響應形狀記憶自修復的復合材料的斷面掃描電鏡圖，聚多巴胺含量為0.1％。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體的描述，有必要再此指出的是本實施例只用于對本發明進行的進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術人員可以根據上述發明的內容作出一些非本質的改進和調整。

首先制備聚多巴胺：

(1)向水和乙醇的混合溶液中加入一定量的氨水，調節pH值，攪拌30min后加入鹽酸多巴胺水溶液，溫和攪拌；

(2)反應24h后，高速離心洗滌，冷凍干燥，根據pH值的不同，得到粒徑為50nm到1000nm聚多巴胺。

制得的聚多巴胺掃描電鏡圖如圖1。

實施例1