[發明專利]一種具備形狀記憶與可修復功能的PVA/PTMG-PAA共混薄膜

有效

• 申請號: 202011305561.4
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112409734B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 宋曉峰;任亞君;周琦鋒;夏文龍;張轉轉
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L51/08;C08F283/06;C08F220/06;C08J5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種具備形狀記憶與可修復功能的PVA/PTMG?PAA共混薄膜，合成一種以PTMG(T_g＝?76℃)為軟段和PAA為親水段的聚合物，通過AGE一端的環氧開環與PTMG脫水，使PTMG兩端被雙鍵功能化，然后合成的PTMG?AGE引發AA自由基聚合，最終產物共混PVA，獲得PVA/PTMG?PAA共混薄膜。因為合成的聚合物具有軟段，并且親水段PAA含有大量羧基，可以與PVA羥基形成穩定氫鍵，PVA自身分子間氫鍵較弱，遇水氫鍵斷裂，脫水形成氫鍵，合成產物極大增加PVA吸水溶脹率，使形狀恢復和修復取得優異效果。

技術領域

本發明屬于高分子功能化領域，涉及一種具備形狀記憶與可修復功能的PVA/PTMG-PAA共混薄膜。

背景技術

一定形狀的固體材料在某種外界條件刺激下發生塑性形變，經過特定環境刺激，材料又完全恢復到變形前形狀的現象被稱為形狀記憶效應。根據實現記憶功能的環境條件不同，可分為感溫型、感水型、感光型和感酸堿型等多種記憶材料，目前應用研究最多的是熱致形狀記憶和水誘導形狀記憶聚合物材料。

將可修復功能集成到人造材料中，不但可以減少原材料消耗，而且可以提高其耐用性和可靠性。目前，人們應用可逆共價鍵相互作用(或氫鍵)制造出可修復材料。例如，PVA是一種理想的綠色聚合物，通過重復的凍融方法可以制備出PVA水凝膠，在冷凍過程中PVA微晶和PVA鏈之間的氫鍵形成物理交聯。PVA晶體容易熔化，加熱到50～60℃時氫鍵斷裂，降溫氫鍵可以恢復。但是普通PVA水凝膠修復緩慢。如果設計出一種聚合物不但可以使PVA具備形狀記憶，而且能夠增強自恢復損傷，那么這種材料將在更尖端的領域獲得應用。

發明內容

為了達到上述目的，本發明提供了一種具備形狀記憶與可修復功能的PVA/PTMG-PAA共混薄膜，形狀恢復條件簡單，裂口修復時間短，效率高。

本發明的技術方案：合成一種以PTMG(T_g＝-76℃)為軟段和PAA為親水段的聚合物，通過AGE一端的環氧開環與PTMG脫水，使PTMG兩端被雙鍵功能化，然后合成的PTMG-AGE引發AA自由基聚合，最終產物共混PVA，獲得PVA/PTMG-PAA共混薄膜。因為合成的聚合物具有軟段，并且親水段PAA含有大量羧基，可以與PVA羥基形成穩定氫鍵，PVA自身分子間氫鍵較弱，遇水氫鍵斷裂，脫水形成氫鍵，合成產物極大增加PVA吸水溶脹率，使形狀恢復和修復取得優異效果。

所述的聚合物，其分子鏈上PTMG軟段的結構如下：

n為大于1的整數。

所述的聚合物，其分子鏈AGE中間段的結構如下：

所述的聚合物，其分子鏈上PAA的結構如下：

m為大于1的整數。

附圖說明

圖1為聚合物的核磁共振氫譜圖。

如圖1所示，核磁譜圖中，A圖中1.6～1.7ppm、3.5ppm均為PTMG中-CH₂-中氫的化學位移，B圖中5.5ppm左右乙烯基上氫的化學位移出現說明PTMG與AGE脫水結合成功。C圖中12.25ppm左右出現的-COOH峰，5.5ppm左右乙烯基上氫的化學位移消失，表明PAA已經通過AGE與PTMG聚合。采用¹H-NMR表征的結果說明一種PTMG軟段和PAA為親水段的聚合物已經合成。

圖2為本發明制備的聚合物和PVA共混薄膜形狀記憶過程。

圖3為本發明制備的聚合物與PVA共混薄膜修復的過程。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體描述。

實施例1：