[發明專利]一種TPU/EP形狀記憶復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710989187.6
• 申請日: 2017-10-22
• 公開（公告）號: CN107722599A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 徐旭;李裕琪;陸紹榮;韋春
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L63/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，特別涉及一種TPU/EP形狀記憶復合材料的制備方法。

背景技術

在眾多SMP中，環氧樹脂基SMP的研究始于20世紀90年代末，其具有優異的形狀回復性能，較強的環境適應性和良好的強度，在研究中人們還發現，其拉伸強度、儲存模量以及玻璃化轉變溫度能夠在很大范圍內進行調節，是非常值得深入研究的高性能形狀記憶聚合物材料體系，這為環氧樹脂的應用拓寬了渠道。雖然環氧樹脂具有收縮率小、耐腐蝕、熱穩定性優異、高強度、粘結性能好等較為優異的綜合性能，但其脆性問題限制了它的應用。聚氨酯分子鏈中含有強極性的氨基甲酸酯基團（—NH—COO—），使其具有耐磨、耐腐蝕、耐高溫等特點，聚氨酯分子鏈與環氧樹脂具有一定的相容性，因此許多研究都是針對這兩種材料的復配展開，比如通過聚氨酯增韌改性環氧樹脂是提升環氧樹脂性能的一種有效途徑，還有利用環氧樹脂增強聚氨酯等。聚氨酯跟環氧樹脂的復配方法主要有物理共混、化學改性、構建互穿網絡。

研究人員已成功將聚氨酯引入環氧樹脂中，二者之間存在正協同效應、強迫互容、優勢互補等特性，可保證各組分充分發揮各自的優勢性能。目前聚氨酯/環氧樹脂復合材料的研究主要集中在耐熱性能、膠粘性能、拉伸強度和韌性等方面，對形狀記憶性能研究相對少，并且絕大部分聚氨酯/環氧樹脂復合材料的制備主要是先合成聚氨酯預聚體，然后再與環氧樹脂進行改性固化等反應，制備工藝較為繁瑣。

本發明以市售環氧樹脂（EP）和熱塑性聚氨酯（TPU）為主要原料，通過簡單的溶液共混方法使TPU和EP實現互容，再通過固化反應制得具有溫度開關可控的TPU/EP形狀記憶復合材料，為后續進一步開展利用共混擠出成型工藝紡絲（如：體溫響應絲等）奠定研究基礎。本思路未見文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種TPU/EP形狀記憶復合材料的制備方法。

具體步驟為：

(1)按照TPU和EP的質量比為1:0.25~0.75稱取原料。

(2)將步驟(1)稱取的TPU和EP一起加入反應容器中，加入DMF進行溶解，并加入磁子，對反應容器進行密封處理，然后將密封后的反應容器放到電熱套中恒溫70~90℃加熱攪拌，待TPU和EP溶解完全后，加入DDS固化劑，繼續攪拌，直至DDS固化劑完全溶解，制得反應混合液。

(3)將步驟(2)制得的反應混合液倒入在50~70℃下預熱的模具中，并放入真空干燥箱中用真空泵抽真空10~20min，然后放入烘箱中進行加熱固化反應，設定的加熱固化反應程序為：140℃下2小時，160℃下2小時，180℃下2小時；固化完成后自然冷卻至室溫進行脫模，即制得TPU/EP形狀記憶復合材料。

所述DDS固化劑的用量滿足以下要求：每使用1g EP，加入0.27g DDS固化劑。

本發明方法操作非常簡單，尤其是省略了傳統工藝中先合成聚氨酯預聚體的步驟，易于大規模推廣應用，且充分利用了TPU和EP性能上的優勢互補和正協同效應，EP的加入使制得的TPU/EP形狀記憶復合材料的拉伸強度和熱穩定性都有提升，且形狀記憶性能優異，特別是玻璃化轉變溫度范圍為7.6~54.1℃，實現了形狀記憶材料開關溫度的可控，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明實施例1制得的U-E25的SEM照片。從照片中能夠看出，EP含量較少，分布在TPU中，形成以TPU為海相的“海-島結構”，增強了復合材料的韌性。

圖2是本發明實施例5制得的U-E75的SEM照片。從照片中能夠看出，EP已經不是一個個孤立的“海島”，EP和TPU形成了“雙連續結構”，增強了復合材料的拉伸強度。

圖3是本發明實施例3制備的U-E50的二次拉伸循環記憶過程示意圖。從圖中可以看到，所制備的TPU/EP復合材料的形狀記憶性能較為優異，且形狀記憶的循環穩定性好。

具體實施方式

實施例1：

(1)按照TPU和E-44環氧的質量比為1:0.25稱取原料。

(2)將步驟(1)稱取的TPU和E-44環氧一起加入反應容器中，加入DMF進行溶解，并加入磁子，對反應容器進行密封處理，然后將密封后的反應容器放到電熱套中恒溫80℃加熱攪拌，待TPU和E-44環氧溶解完全后，加入DDS固化劑，繼續攪拌，直至DDS固化劑完全溶解，制得反應混合液。