[发明专利]光响应形状记忆自修复的复合材料及其制备方法、修复方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及光响应形状记忆自修复的复合材料及其制备方法、修复方法和应用，属于功能高分子材料领域。

背景技术

材料在加工和使用过程中容易受到一些外界因素(机械、化学、热、紫外辐射等)的破坏，内部产生很难或无法从外部检测到的微小裂纹，或者较大形变的损坏，材料的性能大大降低，使用寿命缩短。然而常见的自修复聚合物材料往往需要外部加热的方式来进行修复，通常是时整个材料或者期间升温，无法做到局部处理，给实际应用造成了不便。因此，制备一种能够局部简单处理就能实现自修性的聚合物对解决实际应用中的不能局部热修复的问题非常有必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而开发的一种光响应形状记忆自修复聚多巴胺/聚合物复合材料的制备与应用。

具体技术方案为：

光响应形状记忆自修复的复合材料，由以下组分按照重量份数组成：

具有形状记忆或自修复功能的聚合物99.99～95份；

聚多巴胺0.01～5份。

其中，所述的具有形状记忆或自修复功能的聚合物，包括以下物质中的一种或多种混合物：聚氨酯、聚硅氧烷、聚乳酸、聚乙烯醇，及其以上物质的水凝胶的聚合。

该光响应形状记忆自修复的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)向水和乙醇的混合溶液中加入一定量的氨水，调节pH值，搅拌30min后加入盐酸多巴胺水溶液，温和搅拌；

(2)反应24h后，高速离心洗涤，冷冻干燥，根据pH值的不同，得到粒径为50nm到1000nm聚多巴胺；

(3)聚多巴胺与具有形状记忆或自修复功能的聚合物混合，包括溶液共混，熔体共混，机械共混，原位聚合。

该光响应形状记忆自修复的复合材料的修复方法，通过光照的方式实现修复。其制品在使用过程中产生的裂纹或损伤可以通过光照的方式实现修复，同时，如果出现大形变的破话可以通过形状记忆功能，是破坏面相互接触进行修复。修复和形状记忆功能所需温度都可通过聚多巴胺的引入，产生的光热效应实现。

其中，修复时用的光照光源为可见光到近红外光波段的光源。

该光响应形状记忆自修复的复合材料的应用，用于制备防护涂层、自修复器件、光驱动器，光热理疗器。

聚多巴胺具有优异的光热效应，能够有效吸收近红外到可见光波段的光，很少量的聚多巴胺引入就能使聚合物基体快速升温，从而达到形状记忆的特征温度，或者动态键的可逆转变温度。从而为材料的形状记忆或自修复提供一种简单有效，且定点定量的能量补给。

聚多巴胺是一种类黑色素物质，其合成方法简单且环境友好。聚多巴胺不仅有良好的粘附力，作为填料添加在聚合物基体内介面相容性良好，而且具有突出的光吸收性能，能够吸收可见光到近红外光波段的光，在基体中产生光热效应，使材料局部快速有效的升温。目前尚未见到将聚多巴胺复合在聚合物基体中利用聚多巴胺的光热效应，对材料损坏部分局部光照就可快速实现修复的报道。

形状记忆材料在各个领域受到广泛关注，在应用过程中，能量输入方式与自修复功能存在相似的问题也可通过引入聚多巴胺，利用其光热效应实现。此外，在材料发生大形变损坏时，可以起到形状记忆辅助自修复作用。

本发明提供的光响应形状记忆自修复的复合材料，利用聚多巴胺优异的光热效应，有效吸收近红外到可见光波段的光，很少量的聚多巴胺引入就能使聚合物基体快速升温，从而达到形状记忆的特征温度，或者动态键的可逆转变温度。从而为材料的修复提供一种简单有效，且定点定量的能量补给。

附图说明

图1为实施例中制得的聚多巴胺扫描电镜图；

图2为实施例所得光响应形状记忆自修复的复合材料的断面扫描电镜图，聚多巴胺含量为0.1％。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要再此指出的是本实施例只用于对本发明进行的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

首先制备聚多巴胺：

(1)向水和乙醇的混合溶液中加入一定量的氨水，调节pH值，搅拌30min后加入盐酸多巴胺水溶液，温和搅拌；

(2)反应24h后，高速离心洗涤，冷冻干燥，根据pH值的不同，得到粒径为50nm到1000nm聚多巴胺。

制得的聚多巴胺扫描电镜图如图1。

实施例1