[发明专利]具有双向形状记忆的聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于智能材料技术领域，具体涉及一种具有双向形状记忆的聚合物材料及其制备方法。

背景技术

智能材料是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一。其中形状记忆材料是研究最为广泛的智能材料，它具有一些奇异的性能，如形状记忆效应，伪弹性，高阻尼等，在受到热、机械、磁或电刺激后能产生动作或某些规定的响应，使其恢复到原来的形状或技术参数，具有巨大的科学意义和重要的工程意义，是新材料研究热点之一。

目前研究较为广泛的形状记忆材料主要是形状记忆合金，形状记忆套磁及形状记忆聚合物等。这些材料具有形变量大、合成使用方便、原料充足、品种多、形状记忆恢复温度范围宽、质量轻、易包装运输、易于加工等优点。其中，很多形状记忆合金中，如InTi、TiNi、CuAl、CuAlNi、FeNi、FeMn、FeMnC、Fe₃Pt、FeMnSi，都已经发现他们具有双向形状记忆效应；但是它们通常都要经过一些特殊的记忆训练才能获得，而且受到训练次数、训练温度、训练时间、训练所施加的应变、是否进行过热循环等因素的影响，导致双向形状记忆合金材料的应用受到很大的限制。而相比形状记忆合金，形状记忆聚合物具有形状记忆效应，超弹性效应等特性；因此长采用双向性状记忆聚合物实现双向形状记忆效应，目前采用的双向形状记忆聚合物主要有三类：1、液晶弹性体；2、在恒定外力下的形状记忆聚合物；3、形状记忆材料-弹性体粘合结构。这三类分别具有各自的优缺点，如：第一种方法制备条件非常困难，价格非常昂贵且形状转变温度高；第二种方法在无外力的存在下则不具有双向形状记忆功能；第三种方法只能够得到可逆的弯曲形变。综上所述，目前不具有能够一种简单有效实现不需要外力驱动且在室温下即可实现双向伸长、收缩形变的双向形状记忆聚合物。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种在室温范围内并且不需要外应力驱动下自身便可以表达双向形状记忆功能的具有双向形状记忆的聚合物材料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：

一种具有双向形状记忆的聚合物材料，包括相互穿插设置的两种互穿网络聚合物；其中一种网络聚合物为结晶类交联聚合物的形状记忆聚合物，另一种网络聚合物为交联弹性材料。

本发明的双向形状记忆聚合物材料，基于互传网络聚合物的材料的性能和结构原理，两种互穿网络聚合物进行相互穿插设置形成记忆聚合物材料，一种作为形状记忆收缩部分，加热可以收缩；另一种聚合物网络作为能量的储存部分；当第一种聚合物网络受热收缩时，同时压缩第二种聚合物网络，那么取消加热后，被压缩的第二种聚合物网络提供给第一种聚合物网络一回复力，用于将其回复到加热前的形状，使互穿网络的形式的聚合物材料其具有双向形状记忆效应。

本发明针对上述缺陷，还提出一种具有双向形状记忆的聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：

获取含有结晶类聚合物链锻的聚合物；

获取弹性材料聚合物；

将含有结晶类聚合物链锻的聚合物和弹性材料聚合物混合形成混合物，并用第一刺激方式进行第一次刺激使混合物中的结晶类聚合物链锻的聚合物交联；

将混合物进行拉伸处理并固定后，用第二刺激方式进行第二次刺激使弹性材料聚合物交联，即得到具有双向形状记忆聚合物材料；

其中所述第一刺激方式与第二刺激方式所属类型不同，或所述第一刺激方式与第二刺激方式所属类型相同但刺激程度不同。

采用本发明的方法进行具有双向记忆形状记忆的聚合物材料制备，室温范围内便可以表达双向形状记忆功能的简易制备技术，而且可使双向形状记忆聚合物的生产变得成本更低，更易操作和使用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例具有双向形状记忆的聚合物材料制备方法中两种物料混合后混合料的分子结构示意图；

图2为混合料进行第一次刺激之后的一次交联聚合物的分子结构示意图；

图3为将一次交联聚合物进行拉伸后的分子结构示意图；

图4为混合料进行第二次刺激之后形成具有双向形状记忆的聚合物材料的互穿网络的分子结构示意图。

具体实施方式