[發明專利]形狀記憶材料膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110348212.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113072723B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 陳捷;黃明駿
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08J3/28
• 分類號: C08J3/28;C08J5/18;C08J3/24;C08L67/04;C08L23/08;C08K5/14
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種形狀記憶材料膜，由成膜材料和交聯劑作為原料；在混合原料熔化時進行加工成型，得到形狀記憶材料，所述形狀記憶材料在冷卻后再次加熱可回復到原始狀態；或者，將原料混合，在冷卻狀態下對混合原料進行冷軋塑形，然后在加熱后破壞原有形狀，再加入目標物，然后冷卻，然后經過再次加熱后，使所制備的材料回復至原有形狀進行成型，得到所述形狀記憶材料。本發明形狀記憶材料膜的制備方法包括原料初步混合和預處理、材料成型和微波輔助加熱進行交聯反應的步驟。本發明在使用過程中無需使用任何溶劑，而且原料全部轉化為產品，無需后處理；步驟簡單，反應時間短，能量利用率高；對設備要求低，成本較低。

技術領域

本發明涉及材料加工技術領域，發明了一種無需溶劑、高效便捷的形狀記憶材料制備方法。

背景技術

2002年，Lendlein在Science上發表了一種形狀記憶聚合物用于制備自收緊手術縫合線的方法和理念。自此，形狀記憶聚合物的應用范圍從包裝材料和電線電纜包覆拓展到生物醫藥、航空航天和4D打印等領域，特別在生物醫用材料方面已成為一個研究熱點。

形狀記憶聚合物作為一種智能材料的重要類別而在學術研究和工業應用等方面得到廣泛關注。這種材料可以在一定條件下改變其初始形狀(original shape)并固定，此過程可稱為賦形(deforming andprogramming)，以達到一種臨時狀態(形狀)(temporaryshape)，然后通過外界條件(如熱、電、光、磁等)刺激又可恢復到初始形狀(recovering)。

從微觀構成的角度看，形狀記憶聚合物由固定相(netpoints)和可逆相(molecular switch)組成，固定相決定了聚合物的初始形狀，一般可以由結晶相、物理(化學)交聯網狀結構、分子鏈間糾纏、互穿網絡結構和動態網絡結構等一種或多種形式組成；而可逆相可隨著溫度變化發生軟化和硬化轉變從而使得分子得到臨時形狀并產生局部或完全的回復，類似于分子結構的“開關”(switch)，可逆相一般通過具有玻璃化轉變或結晶熔融轉變特性的鏈段、液晶相、以及含有可逆鍵或可逆相互作用的結構組成。

轉變溫度是熱致驅動形狀回復的重要控制參數，轉變溫度可以是高分子無定形區的玻璃化轉變溫度，也可以是結晶區的熔融轉變溫度。當溫度在轉變溫度以下時，分子鏈段處于凍結狀態而無法移動；當溫度達到轉變溫度以上時，分子鏈段處于相對自由的狀態，具有運動的能力，因此可在外力作用下發生伸展，也可在自身鏈段的相互作用下發生卷縮。

形狀記憶聚合物還有著獨特優勢，比如：質量輕、形變率大、易于加工和改性等，使形狀記憶材料應用范圍更廣。通常熱交聯是制備形狀記憶聚合物的主要手段，但是常規熱交聯能量利用率低，反應時間長，對厚度較厚的樣品交聯不充分，無法深入材料內部；若加入溶劑可以使反應體系受熱均勻，但是又需處理溶劑殘留，容易對產品造成破壞。

現有的形狀記憶聚合物采用傳統熱交聯方法效率低，形狀記憶材料的制備成本高，所制備的形狀記憶聚合物的材料質量還有很大的提升空間。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種形狀記憶材料膜及其制備方法，采用微波輻射交聯的形狀記憶膜材料，本發明在使用過程中無需使用任何溶劑，而且原料全部轉化為產品，無需后處理；步驟簡單，反應時間短，能量利用率高；對設備要求低，成本較低。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種形狀記憶材料膜，由成膜材料和交聯劑作為原料；在混合原料熔化時進行加工成型，得到形狀記憶材料，所述形狀記憶材料在冷卻后再次加熱可回復到原始狀態；

或者，優選地，將原料混合，在冷卻狀態下對混合原料進行冷軋塑形，然后在加熱后破壞原有形狀，再加入目標物，然后冷卻，然后經過再次加熱后，使所制備的材料回復至原有形狀進行成型，得到所述形狀記憶材料。

優選地，所述目標物采用鑄芯。