[發明專利]一種多溫度響應形狀記憶有機硅橡膠材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910944853.3
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN112574569B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 張志杰;黃彬;戴麗娜;張學忠;趙云峰;汪倩;高希銀;喻研;楊文武
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L33/12;C08L33/10;C08L83/05;C08L83/04;C08K5/5415
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 黃越;呂少楠

本發明公開一種多溫度響應形變有機硅橡膠材料及其制備方法與應用。所述材料的制備原料所述材料的制備原料包括兩種或更多種的聚甲基丙烯酸烷基酯、聚硅氧烷；其中，所述兩種或更多種聚甲基丙烯酸烷基酯分別和聚硅氧烷共混，形成不同的液態共混物；液態共混物經交聯固化制備得到。本發明將熱塑性聚合物與有機硅彈性體結合，實現了熱塑性聚合物對硅橡膠的補強作用與形狀記憶響應開關作用，是一種兼備力學性能補強與多個穩定響應溫度的有機硅橡膠形狀記憶材料，同時還具有優異的疏水性、熱穩定性、耐候性和加工性能。

技術領域

本發明屬于智能高分子新材料領域，涉及一種能夠自增強，可具有多個響應溫度的形狀記憶有機硅橡膠材料及其制備方法與應用。

背景技術

形狀記憶聚合物是刺激響應的智能材料，在外部刺激后能產生形變并回復至初始形狀，在生物材料、傳感器、驅動器或紡織品等領域具有廣泛的應用。如空間可展開結構的鉸鏈、支架、鏡子和反射器，飛機折疊或可變外傾翼的變形表面材料，生物醫學和生物激勵等形式的器件(例如，以形狀記憶聚合物為藥物輸送系統的血管支架、智能手術縫合線和激光激活的微驅動器)、紡織品、汽車驅動器和自我修復系統。

傳統的形狀記憶聚合物的研究主要集中在聚氨酯、乙烯基聚合物、環氧樹脂、聚酯等材料，雖然它們都具備較出色的力學性能，但是還存在諸多不足，嚴重影響了它們在一些環境中的使用。比如，在超過200℃的高溫環境或者惡劣氣候環境中，聚氨酯、聚酯和乙烯基聚合物都會較迅速降解失效；在高濕氣的環境中，聚氨酯會大量吸水，導致形狀的不穩定與性能的降低；乙烯基聚合物、環氧樹脂、聚酯等室溫下均缺乏足夠的柔韌性，須在較高溫度下進行形狀的改變，不具備室溫下很好的操作性能；乙烯基聚合物、環氧樹脂等加工溫度高，不具備室溫下很好的加工性能。為滿足上述的較苛刻使用環境與簡便的操作和加工性能，迫切需要新的形狀記憶材料。

聚硅氧烷因其特殊的有機-無機分子結構，具有出色的耐高溫、耐氣候、疏水性、室溫柔性與加工性，在形狀記憶領域具有很好的應用前景。為此，研究人員進行了一些探索，將聚硅氧烷引入形狀記憶聚合物中。比如，Zhang等將不同長度的聚二甲基硅氧烷作為軟段引入聚己內酯形狀記憶聚合物(Journal of Polymer Science:Part A:PolymerChemistry,2011,49,754-761)，Zhu等將聚硅氧烷引入輻射交聯的聚己內酯中以降低輻射引起的降解(Radiation Physics and Chemistry,2006,75,443-448)，Wang等將形狀記憶聚氨酯物理混入聚硅氧烷中制備體溫可穿戴形狀記憶共混彈性體(Polymers,2017,9,674)，潘毅等將低分子量端羥基聚二甲基硅氧與聚(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酸β-羥乙酯)共聚物復合制備了氫鍵復合物(高分子學報2012,2,131-136，中國專利CN102604298A)。雖然這些方法都一定程度的實現了聚硅氧烷的優勢，但是卻極大的損害了材料原本的力學性能，不能滿足實際的使用要求。

發明內容

本發明的第一個方面是提供一種聚甲基丙烯酸烷基酯和聚硅氧烷的共混物在溫度響應形狀記憶材料中的應用。其中，所述共混物包括一種、兩種或更多種的聚甲基丙烯酸烷基酯，優選為至少兩種、三種、四種、五種或六種

其中，所述溫度響應形狀記憶材料具有一個、兩個或更多個形變響應溫度，優選至少具有兩個形變響應溫度。進一步地，所述有機硅橡膠材料在每個形變響應溫度條件下，可發生形變回復，最終形變回復率在95％以上，優選98％以上。

其中，所述共混物中聚甲基丙烯酸烷基酯的總質量占聚硅氧烷總質量的20-50％，例如25-45％、30-40％。

優選地，所述溫度響應形狀記憶材料的形態沒有特別的限定，例如可以為有機硅橡膠材料、纖維材料、薄膜材料；優選為有機硅橡膠材料。

根據本發明的技術方案，所述共混物為聚甲基丙烯酸烷基酯和聚硅氧烷的液態共混物，或者為前述液態共混物進一步交聯固化的聚合物材料。