[发明专利]具有三重形状记忆效应的聚合物网络及其形状设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有三重形状记忆效应的聚合物网络及其形状设计方法。本发明还涉及一种用于制备由聚合的形状记忆材料构成的层系统的方法。

背景技术

与在文献中概括描述的双重形状记忆聚合物(其中可以通过物理的相互作用及通过共价键来实现形成网络)相比，三重形状记忆聚合物至今仅描述为基于共价接合的键的网络[Beilin，I.et al.，Polymerie triple-shape materials，PNAS(2006)，103(48)，S.18043-18047]。这种三重形状记忆聚合物由至少一种共价的交联点和至少两种转换链段(Schaltsegmente)构成。与双重形状记忆聚合物网络相似，三重形状记忆聚合物网络可以包含由聚(ε-己内酯)、聚醚、聚醚尿烷、聚酰亚胺、聚醚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯、聚乙烯化合物、聚苯乙烯、聚甲醛或聚(对二氧环己酮)构成的其它链段。通过引入可水解的集团(例如乙交酯，丙交酯，聚酸酐或聚原酸酯)可以实现可生物降解的三重形状记忆聚合物[Lendlein，A.& Langer，R.：Biodegradable，elastic shape-memory polymers for potentialbiomedical applications.Science，2002.296(5573)：S.1673-1676，Lendlein，A.&Kelch，S.：Degradable，Multifunctional Polymerie Biomaterials with Shape-memory.Materials Science Forum，2005.492-493：p.219-224]。

可实现三重形状记忆效应的聚合物网络可以构造为AB-网络，其中两个链段用于弹性或用作侧链网络，在该侧链网络中在网联点之间的段主要用于弹性。前者可以例如通过聚(ε-己内酯)二甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸环己酯的聚合来实现(MACL)。侧链网络可以通过聚(ε-己内酯)二甲基丙烯酸酯与聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(Polyethylene glycol Monomethylether Methacrylate)的聚合来实现(CLEG)。在图1中以图形示出了两种已知的网络结构；其中(1)表示PCHMA段，(2)表示PCL段，(3)表示PEG侧链以及(4)表示网联点。

对于形状设计，必须将样本的区段设置为暂时形状。对于形状设计例如可以应用以下方法：

·暂时将温度升高超过转换温度T_switch，其中随后发生变形，

·暂时加入软化剂，使得环境温度超过T_switch，其中随后发生变形并除去软化剂。

因此，部件的不同区段的形状设计必须对于部件的各区段单独地进行，其中对此需注意的是，一个区段的形状设计并不中断另一区段的形状设计。形状设计与转换温度相关地进行。实际上也就是说，首先以最高的T_switch对区段进行形状设计，随后连续降低温度并在此后对其它区段进行形状设计。此外，也可以对单独的区段使用不同的形状设计方法。

为了实现部件的两种形状变化，将部件放入导热的介质中并随后顺序地升高介质温度，直至完成第一形状变化。一旦介质温度继续升高，则实现部件的另一形状变化。