[發(fā)明專利]一種光學(xué)透明的高分子基形狀記憶材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010861819.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN111993740A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭宇;曾兵兵;郭少云;楊麗華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B27/36
• 分類號(hào): B32B27/36;B32B27/40;B32B27/08;B32B7/023;B32B27/30;B32B27/34
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本發(fā)明公開了一種光學(xué)透明的高分子基形狀記憶材料及其制備方法，該材料是由光學(xué)透明的無定形聚合物和光學(xué)透明的熱塑性彈性體組成，特殊的平行交替層疊結(jié)構(gòu)保障了高光學(xué)透明性。此外，無定型聚合物作為形狀記憶可逆相，基于其玻璃化轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)臨時(shí)形狀的固定和解凍；熱塑性彈性體作為形狀記憶固定相，在臨時(shí)形狀塑形過程中可以儲(chǔ)存彈性應(yīng)變能，受到體溫刺激時(shí)，儲(chǔ)能得到釋放并驅(qū)動(dòng)材料回復(fù)至初始形狀。本發(fā)明提供的制備方法所制得的材料兼具優(yōu)異的光學(xué)透明性和形狀記憶性能；所需原料均為市售，配方可調(diào)；制備方法簡單，生產(chǎn)效率高且可以連續(xù)批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高性能功能化高分子材料的加工制造領(lǐng)域，特別涉及一種光學(xué)透明的高分子基形狀記憶材料及其制備方法。

背景技術(shù)

高分子基形狀記憶材料一般是指能夠在溫度刺激下從臨時(shí)形狀回復(fù)至初始形狀的一類智能材料，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥、包裝封接、驅(qū)動(dòng)傳感、航空航天等眾多領(lǐng)域。高分子基形狀記憶材料由形狀記憶可逆相和形狀記憶固定相組成，形狀記憶可逆相具有可逆的“熔融-結(jié)晶”或玻璃化轉(zhuǎn)變，提供形狀記憶開關(guān)溫度，起到固定和解凍臨時(shí)形狀的作用，而形狀記憶固定相負(fù)責(zé)記憶初始形狀。通過熔融共混構(gòu)筑高分子基形狀記憶材料具有易加工、低成本、高效率等特點(diǎn)，已成為設(shè)計(jì)制造形狀記憶材料的常用方法。然而，高分子基形狀記憶共混物的相形態(tài)復(fù)雜，相尺寸不一，相界面無序，材料往往不透明，無法應(yīng)用在光學(xué)透明材料領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前通過熔融共混生產(chǎn)的高分子基形狀記憶材料透明性差的缺點(diǎn)，本發(fā)明探索出了一種光學(xué)透明的高分子基形狀記憶材料及其制備方法。通過該方法制備的材料具有特殊的層狀共連續(xù)相形態(tài)，兼具優(yōu)異的形狀記憶性能和光學(xué)透明性。該材料的配方可調(diào)，所需原料均為市售，生產(chǎn)成本低，制備方法簡單，生產(chǎn)效率高且可以連續(xù)批量生產(chǎn)。

本專利通過如下技術(shù)原理來實(shí)現(xiàn)所制得的高分子基形狀記憶材料兼具優(yōu)異的形狀記憶性能和光學(xué)透明性：

（1）折光指數(shù)相近的光學(xué)透明熱塑性彈性體與光學(xué)透明無定形聚合物交替平行排布，實(shí)現(xiàn)整體材料的高光學(xué)透明性；（2）無定形聚合物作為形狀記憶可逆相，在室溫時(shí)處于玻璃態(tài)，表現(xiàn)出一定剛性，從而保證臨時(shí)形狀的固定；升溫至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)入橡膠態(tài)，其模量大幅降低，從而實(shí)現(xiàn)形狀記憶的啟動(dòng)；（3）熱塑性彈性體作為形狀記憶固定相，整個(gè)形狀記憶循環(huán)中保持橡膠彈性，在“升溫變形-冷卻固定”的賦形過程中儲(chǔ)存彈性應(yīng)變能，受到適當(dāng)?shù)臏囟却碳r(shí)，儲(chǔ)能得到釋放并驅(qū)動(dòng)材料回復(fù)至初始形狀。

具體講，本專利解決上述技術(shù)問題所采用的方案是發(fā)明一種光學(xué)透明的高分子基形狀記憶材料及其制備方法，其特征在于該材料是由光學(xué)透明的無定形聚合物和光學(xué)透明的熱塑性彈性體經(jīng)兩臺(tái)擠出機(jī)分別熱熔擠出，在匯流器處層疊形成兩層初始結(jié)構(gòu)后，再通過若干層倍增器的多次“切割分流-疊合倍增”作用，制得的具有兩相交替平行排布多層結(jié)構(gòu)的光學(xué)透明的形狀記憶材料：

（1）所述光學(xué)透明的無定形聚合物與光學(xué)透明的熱塑性彈性體具有相近的折光指數(shù)；

（2）所述光學(xué)透明的無定形聚合物作為形狀記憶可逆相，在室溫時(shí)處于玻璃態(tài)，表現(xiàn)出一定剛性，從而保證臨時(shí)形狀的固定；升溫至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)入橡膠態(tài)，其模量大幅降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)形狀記憶的啟動(dòng)；

（3）所述光學(xué)透明的熱塑性彈性體作為形狀記憶固定相，整個(gè)形狀記憶循環(huán)中保持橡膠彈性，在“升溫變形-冷卻固定”的賦形過程中可以儲(chǔ)存彈性應(yīng)變能，受到適當(dāng)?shù)臏囟却碳r(shí)，儲(chǔ)能得到釋放并驅(qū)動(dòng)材料的形狀回復(fù)過程。

在上述制備方法中，所述熱塑性彈性體光學(xué)透明，如熱塑性聚氨酯彈性體，乙烯基熱塑性彈性體，聚酰胺熱塑性彈性體，苯乙烯類熱塑性彈性體中的任一種。

在上述制備方法中，所述無定形聚合物光學(xué)透明，并具有明確的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，如聚醋酸乙烯酯，聚碳酸亞丙酯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚乳酸，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯中的任一種。