[發明專利]一種形狀記憶薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810558374.3
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108976764B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 陳少軍;周迪;程兵
• 申請（專利權）人: 深圳康勛記憶材料有限公司
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L67/04;C08L67/00;C08J5/18
• 代理公司: 深圳中細軟知識產權代理有限公司 44528
• 代理人: 孔祥丹

本發明涉及一種形狀記憶薄膜及其制備方法。該薄膜主要由聚氨酯與聚乳酸加上超支化樹脂經過機械混合，雙螺桿擠出機熔融混合而成。雙螺桿擠出方法是一種連續制備過程，實現了由原料到形狀記憶產品的一步制備，效率高。本申請制備的形狀記憶薄膜穩定性好，不使用任何溶劑，環境友好。本發明有力降低了形狀記憶高分子材料的成本，顯著提高了其制備效率。本記憶薄膜能被用于包裝、服裝、防偽等領域，具有重要應用前景。

技術領域

本發明涉及形狀記憶材料技術領域，具體而言，涉及一種具有熱致形狀記憶效應的復合樹脂記憶薄膜及其制備方法。

背景技術

形狀記憶高分子材料是一類能夠對外界條件產生響應的智能材料，它們可以“記憶”一個設定的形狀(原始形狀)，然后被塑造成各種需要的形狀(臨時形狀)，當外界的溫度、磁場、濕度、光照等達到特定條件時，它們可自動回復到原始的形狀。形狀記憶高分子材料具有賦形容易、柔軟、形變量大、響應條件可調、觸發方式多樣、可印刷、質量輕、成本低等諸多優點，在生物醫療、航空航天、智能紡織、傳感器以及自修復等領域具有廣闊的應用前景。傳統的溫度響應型形狀記憶高分子材料主要是通過聚合反應制備的具有軟段和硬段結構的共聚物材料，這類形狀記憶共聚物材料的合成過程非常復雜，成本較高，產率低，同時因為需要使用大量易燃和毒性的有機溶劑，對環境造成污染，很難實現大規模生產。而后來發展的形狀記憶共混物材料是由回復相聚合物和固定相聚合物通過物理混合的方式制備而成，雖然避免了復雜的合成過程，簡化了制備工藝，但只有當相互混合的兩種聚合物形成雙連續的相結構時，也就是只有當相互混合的兩種聚合物的具有良好相容性時，才具有較好的形狀記憶性能。另外，形狀記憶高分子共混物材料能夠在原始形狀和各種臨時形狀間轉換的基本原理之一是其臨時形狀的固定和解除可由結晶性聚合物(作為固定相)的相態轉變(結晶態與熔融態轉變)來控制實現，這個轉變溫度被稱為材料的形狀轉變溫度(T_sw)。然而，形狀轉變溫度在室溫附近的結晶性聚合物少之又少，僅有聚己內酯(PCL)、聚氧化乙烯(PEO)等少數聚合物可供選擇，而且價格昂貴，極大限制了形狀記憶高分子共混物材料的發展和應用。

當前，除了從分子結構上設計合成形狀記憶聚合物外，國內外大力發展了共混方法制備形狀記憶聚合物復合材料。其中研究最多的是聚乳酸共混物。研究者發現聚氨酯/聚乳酯共混物通過熔融共混，控制比例可以實現一定的形狀記憶性能；然而，簡單混合制備的共混物分散均勻性不好，在大規模成膜過程中容易產生孔洞，不能較好的通過常規成膜工藝制備形狀記憶薄膜材料；而且，在共混材料中，形狀記憶回復率隨著聚氨酯含量的降低而下降明顯；形狀固定率隨著聚氨酯含量的增加而下降；因此，普通的聚氨酯/聚乳酯共混物的形狀記憶性能還不夠完善，不理想。當前，國內外研究者積極提升聚氨酯/聚乳酸共混物的形狀記憶性能；但是，當前采用聚氨酯/聚乳酸共混物來實現大批量生產形狀記憶薄膜的技術還沒有報道。究其原因主要是因為普通共混物均勻性和相容性不好，沒法形成均一的粘度，使得成膜容易出現穿孔，厚薄不均，形成沙眼等問題。

中國專利CN 103224682和CN 103102636利用多嵌段結構聚合物，例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物和烯烴嵌段共聚物(OBCs)，以及小分子物質為原料，使用溶液共混、混煉或浸泡的方法來制備形狀記憶材料。發明降低了材料的生產成本，但是多嵌段結構的聚合物比較有限，而且在溶液共混制備過程中需要使用大量有機溶劑，并且混合后還要蒸干除去溶劑，對環境有污染。另外，專利中無論是溶液共混、浸泡、還是混煉，其得到的混合物還要再經過壓制成型等二次成型過程才能使用，因此都是間歇式制備過程，存在制備效率低，無法連續生產的問題。所以，選擇廉價且易得的原料，實現形狀記憶材料從原料到成品的連續制備是領域發展的關鍵技術問題。