[發(fā)明專利]一種熱適性形狀記憶聚合物的形狀記憶恢復(fù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110246270.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN113004497B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧嬡娟;丁振杰;梁國正;袁莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G59/50
• 分類號(hào): C08G59/50;C08G59/24;C08L63/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強(qiáng);陶海鋒

本發(fā)明公開了一種熱適性形狀記憶聚合物的形狀記憶恢復(fù)方法，具體為，于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，將熱適性形狀記憶聚合物制備成記憶形狀，然后加熱保持，再降至室溫，得到具有記憶形狀的聚合物材料，完成熱適性形狀記憶聚合物的形狀記憶；于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，將上述具有記憶形狀的聚合物材料制備成臨時(shí)形狀，然后降至室溫，得到具有臨時(shí)形狀的聚合物材料；將具有臨時(shí)形狀的聚合物材料加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，得到具有記憶形狀的聚合物材料，完成熱適性形狀記憶聚合物的形狀恢復(fù)。本發(fā)明適用于作為具有復(fù)雜三維立體原始形狀的形狀記憶聚合物使用，并實(shí)現(xiàn)了在加熱刺激（高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）條件下的自展開/自折疊功能，大大提高了形狀記憶聚合物的適用范圍。

本發(fā)明為發(fā)明名稱為一種熱適性形狀記憶聚合物及其應(yīng)用方法、申請(qǐng)日為2019年1月22日、申請(qǐng)?zhí)枮?01910060590X發(fā)明申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，屬于產(chǎn)品應(yīng)用方法部分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種形狀記憶聚合物及其制備方法，特別涉及一種熱適性形狀記憶聚合物體系及其制備與應(yīng)用方法，屬于功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著可展開航天器、變形機(jī)器人技術(shù)、智能包裝設(shè)備、石油鉆探自支撐緊固件等智能變形器件的飛速發(fā)展，迫切需要兼具高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（＞80℃）和高拉伸強(qiáng)度（＞30MPa）的自折疊/自展開為三維立體形狀的智能變形結(jié)構(gòu)材料。具有三維立體形狀的結(jié)構(gòu)件一般通過復(fù)雜的三維模具直接成型或者利用零部件進(jìn)行機(jī)械裝配。但是，這些傳統(tǒng)方法成本大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。利用3D打印新技術(shù)也可以獲得三維立體形狀的結(jié)構(gòu)件，但是該技術(shù)的局限性在于打印材料種類稀少和打印速度緩慢。因此，作為一種可以改變其初始形狀而獲得三維立體形狀的智能可變形材料，熱適性形狀記憶聚合物受到越來越多的關(guān)注。

制備熱適性形狀記憶聚合物的關(guān)鍵是構(gòu)建含有動(dòng)態(tài)交換鍵的共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而它取決于聚合物和動(dòng)態(tài)交換鍵的類型。目前，熱適性形狀記憶聚合物的研究集中于交聯(lián)聚氨酯、交聯(lián)聚己內(nèi)酯、交聯(lián)聚酸酐、聚硫網(wǎng)絡(luò)、交聯(lián)苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、環(huán)氧基天然橡膠、交聯(lián)聚丙烯酸酯、超分子網(wǎng)絡(luò)以及環(huán)氧樹脂等材料，然而，上述的熱適性形狀記憶聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度普遍低于80℃，拉伸強(qiáng)度低于30MPa，難以滿足太陽能驅(qū)動(dòng)展開板、可變形承重機(jī)器人等尖端領(lǐng)域的應(yīng)用需求。另一方面，應(yīng)用到熱適性形狀記憶聚合物的動(dòng)態(tài)交換反應(yīng)包括酯交換反應(yīng)、氨酯鍵交換反應(yīng)、Diels-Alder（DA）反應(yīng)、二硫鍵交換反應(yīng)、二硒鍵交換反應(yīng)、可逆TAD（1,2,4-triazoline-3,5-dione）反應(yīng)等。其中，DA鍵、TAD鍵、二硫鍵和二硒鍵均存在熱穩(wěn)定性差的問題（DA鍵和TAD鍵在130℃以上會(huì)斷開，二硫鍵/二硒鍵體系的初始熱分解溫度均低于270℃），而酯交換鍵和氨酯交換鍵往往需要額外添加催化劑。因此，尋求一種新型的動(dòng)態(tài)交換反應(yīng)并構(gòu)建高耐熱和高力學(xué)強(qiáng)度的新型熱適性形狀記憶聚合物是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種兼具高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和高拉伸強(qiáng)度的熱適性形狀記憶聚合物體系及其制備與應(yīng)用方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種熱適性形狀記憶聚合物，所述熱適性形狀記憶聚合物的制備方法包括如下步驟：

（1）將環(huán)氧樹脂與醇胺反應(yīng)，得到含側(cè)羥基的環(huán)氧低聚物；

（2）將二元胺與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，得到含烷氧端基的硅烷交聯(lián)劑；

（3）將含側(cè)羥基的環(huán)氧低聚物與含烷氧端基的硅烷交聯(lián)劑反應(yīng)，得到熱適性形狀記憶聚合物。

一種熱適性形狀記憶聚合物的制備方法，包括如下步驟：

（1）將環(huán)氧樹脂與醇胺反應(yīng)，得到含側(cè)羥基的環(huán)氧低聚物；

（2）將二元胺與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，得到含烷氧端基的硅烷交聯(lián)劑；

（3）將含側(cè)羥基的環(huán)氧低聚物與含烷氧端基的硅烷交聯(lián)劑反應(yīng)，得到熱適性形狀記憶聚合物。