[發明專利]一種基于二硫鍵的可逆固化鎖的形狀記憶聚合物網絡形成體系及其制備方法

有效

• 申請號: 201810085882.4
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108250412B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 劉宇艷;王武;成中軍;謝志民;王友善;譚惠豐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08G59/66
• 分類號: C08G59/66;C08G59/68
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種基于二硫鍵的可逆固化鎖的形狀記憶聚合物網絡形成體系及其制備方法，屬于形狀記憶材料領域。所述方法如下：將硫醇、環氧樹脂、催化劑充分混合反應，得到第一階段聚合物；對第一階段聚合物進行形狀記憶和拉伸斷裂研究；將第一階段聚合物置入氧化劑中反應；對氧化后二硫鍵交聯的聚合物進行形狀記憶和拉伸斷裂研究；將氧化后二硫鍵交聯的聚合物洗滌，真空干燥；將干燥好的聚合物置入還原劑中反應，洗滌干凈，真空干燥；對干燥好的聚合物進行形狀記憶和拉伸斷裂研究。本發明能夠制備出一種具有良好形狀記憶性能的聚合物；可以繼續循環利用，能夠有效地解決材料力學、耐熱性能與形狀記憶性能，以及循環再利用之間的矛盾性問題。

技術領域

本發明屬于形狀記憶材料領域，具體涉及一種工藝簡單，反應條件容易控制的基于硫醇、環氧樹脂的利用氧化劑氧化巰基，還原劑還原二硫鍵的基于二硫鍵的可逆固化鎖的形狀記憶聚合物網絡形成體系及其制備方法。

背景技術

形狀記憶聚合物一般來說是通過一定的刺激形式，可以使聚合物由原始形狀轉變為臨時形狀，臨時形狀又可以通過一定的刺激回復到原始形狀。二階段反應的形狀記憶聚合物網絡形成體系，主要制得的是在二階段固化反應中，可以通過第一階段固化制備出的具有形狀記憶性能的中間態聚合物。通過利用中間態聚合物的形狀記憶性能，再通過第二階段的反應進一步提高聚合物的交聯密度和力學性能，得到穩定的最終態聚合物。此種形狀記憶聚合物形成體系最早是在2012年被美國科羅拉多大學的Devatha P. Nair等（Adv.Funct. Mater.2012 22 1502-10）報道。他們報道了一種基于通過利用硫醇和丙烯酸樹脂為原料的熱/光二階段反應的形狀記憶聚合物網絡形成體系，對該材料的形狀記憶性能，在光學器件方面的應用做了初步探究。雖然他們的報道十分有意義，但是還是有一些方面有待提升，如材料的循環資源化等問題。其他報道（Advanced Materials. 2014,26 (48):8114-8119）雖然考慮了上述問題，但是其是基于商用的nafion膜體系，此種材料雖然性能優異，但是最大的缺點就是它是一種商業產品，生產工藝掌握在少數公司手中，價格相對較貴。

發明內容

本發明的目的是為了解決傳統的關于二階固化形狀記憶聚合物網絡形成體系存在的資源循環、開發和利用的問題，提供一種基于二硫鍵的可逆固化鎖的形狀記憶聚合物網絡形成體系及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種基于二硫鍵的可逆固化鎖的形狀記憶聚合物網絡形成體系，所述的形狀記憶聚合物網絡形成體系按照質量百分比由硫醇15-35％、環氧樹脂60-80％、催化劑0.1-4%、氧化劑0.1-4%，還原劑 0.01-2%組成。

一種上述的基于二硫鍵的可逆固化鎖的形狀記憶聚合物網絡形成體系的制備方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：將硫醇、環氧樹脂、催化劑充分混合均勻，在0~200℃溫度下反應0.1~20h，得到第一階段聚合物；

步驟二：對步驟一得到的第一階段聚合物進行形狀記憶研究：首先通過DMA確定第一階段聚合物的玻璃化轉變溫度Tg₁，Tg₁為10~70℃，測試第一階段聚合物的形狀記憶固定率R_f1和形狀記憶回復率R_r1，R_f1和R_r1均大于90%；

步驟三：對步驟一得到的第一階段聚合物進行拉伸斷裂性能的測試，拉伸斷裂率記為S1，S1為0.1~90%；