[發明專利]一種可用于仿生4D打印的新型形狀記憶聚氨酯材料

在審

• 申請號: 201910260075.6
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN110041503A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 邱豐;謝富平
• 申請（專利權）人: 鎮江利德爾復合材料有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/62;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/32
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 姜美洋

本發明公開了一種可用于仿生4D打印的新型形狀記憶聚氨酯材料，包括：所述形狀記憶聚氨酯材料的組分及各組分的質量份數如下：異氰酸酯20～50份，聚己內酯5～20份，聚乙二醇5～20份，聚己二酸乙二醇酯5～20份，聚己二酸丁二醇酯5～20份，擴鏈劑1～6份、交聯劑、引發劑0.5～2份和催化劑0.02～0.2份。所述形狀記憶聚氨酯材料的制備方法，包括如下步驟：步驟一、將異氰酸酯、聚己內酯、聚乙二醇、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯和催化劑在反應器中攪拌混合后，進行預聚反應1～2h；步驟二、加入擴鏈劑攪拌均勻后，進行擴鏈反應；步驟三、加入交聯劑和引發劑攪拌均勻后在引發溫度下交聯5～10小時，得到所述形狀記憶聚氨酯材料。

技術領域

本發明屬于4D打印形狀記憶聚氨酯材料技術領域，特別涉及一種可用于仿生4D打印的新型形狀記憶聚氨酯材料。

背景技術

4D打印是指3D打印所得的結構，在特定的環境和激勵下，其物理特性及功能可以隨時間的變化而發生自我轉變。這項技術的出現生物醫學、航空航天、電子器件等領域帶來了智能化和可定制化發展的新契機。形狀記憶聚合物材料是指具有某一特定的初始形狀，在一定條件下變形固定后，通過熱、光、電、磁等外部條件的刺激，能夠恢復其初始形狀的智能材料。形狀記憶聚合物材料的這種主動變形行為使其成為實現4D打印的關鍵性材料之一，近年來，受到了學者的廣泛研究和關注。

發明內容

本發明設計開發了一種可用于仿生4D打印的新型形狀記憶聚氨酯材料，本發明的目的之一是通過控制交聯劑的添加量，使形狀記憶聚氨酯材料的具有良好形狀記憶能力，提高形狀記憶聚氨酯材料的回復率。

本發明的另一個目的是通過控制預聚反應的溫度，提升預聚反應的效果，進一步提升提高形狀記憶聚氨酯材料的回復率。

本發明提供的技術方案為：

一種可用于仿生4D打印的新型形狀記憶聚氨酯材料，所述形狀記憶聚氨酯材料的組分及各組分的質量份數如下：

異氰酸酯20～50份，聚己內酯5～20份，聚乙二醇5～20份，聚己二酸乙二醇酯5～20，聚己二酸丁二醇酯5～20份，擴鏈劑1～6份、交聯劑、引發劑0.5～2份和催化劑0.02～0.2份；

其中，所述交聯劑的質量份數為：

其中，X₁為異氰酸酯的份數，X₂為聚己內酯的份數，X₃為聚乙二醇的份數，X₄為聚己二酸乙二醇酯的份數，X₅為聚己二酸丁二醇酯的份數，X₆為擴鏈劑的份數；X₀為交聯劑的基礎質量份數。

優選的是，所述異氰酸酯為1,4-對苯二異氰酸酯。

優選的是，所述擴鏈劑為乙二醇、1,4丁二醇、1,6己二醇或1,4環己烷二甲醇中的一種。

優選的是，所述交聯劑為聚乙二醇二丙烯酸酯。

優選的是，所述引發劑為過氧化苯甲酸叔丁酯。

優選的是，所述形狀記憶聚氨酯材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將異氰酸酯、聚己內酯、聚乙二醇、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯和催化劑在反應器中攪拌混合后，進行預聚反應1～2h；

步驟二、加入擴鏈劑攪拌均勻后，進行擴鏈反應；

步驟三、加入交聯劑和引發劑攪拌均勻后在引發溫度下交聯5～10小時，得到所述形狀記憶聚氨酯材料。

優選的是，在所述步驟一中，預聚反應的溫度為：