[发明专利]具有可自修复功能的形状记忆嵌段热塑性高分子材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度可自修复功能的形状记忆嵌段高分子材料及其合成方法，特别涉及含非共价键相互作用的两嵌段，三嵌段以及多嵌段(嵌段数目大于3)的嵌段共聚物形状记忆高分子材料，利用相分离以及非共价键相互作用，形成两种交联网络，增加力学强度，完成自修复，实现形状记忆功能。

背景技术

形状记忆高分子材料是一类能够对外界条件产生响应的智能材料,它们可以“记忆”一个设定的形状“原始形状”,然后被塑造成各种需要的形状“临时形状”,当外界的温度、磁场、湿度、光照等达到特定条件时,它们可自动回复到原始的形状。对于温度敏感型形状记忆高分子材料,其形状记忆性能常常由材料的组成、结构和加工工艺决定。形状记忆高分子材料通常含有软(Rubbery phase)和硬相(Glassy phase)并具有软硬段两相分离结构,硬相(Glassy phase)的功能是保持原始形状,而软相(Rubbery phase)的功能是提供形变。目前形状记忆聚合物在包装材料、纺织工业、生物医学、航空航天等领域都有着非常广阔的应用前景。

聚合物自修复材料是一种高附加值的新型高分子材料，其自修复机理是通过氢键或者金属配位键等非共价键作用力修复破损处。在材料中引入自修复能力使得材料的适应性、耐久性和自我维持性更强,并且高分子材料在其成型加工和使用过程中不可避免地会产生局部损伤和微裂纹,进而引发宏观裂缝而发生破坏,影响相关产品的正常使用和缩短使用寿命。因此,如果能够赋予高分子材料自修复功能,即可解决上述问题,显著提高产品的安全性,延长其使用寿命。

发明内容

技术问题：本发明解决的技术问题是提供一种高强度可自修复功能的形状记忆高分子材料，以解决背景技术中出现的问题。

技术方案：本发明的一种具有可自修复功能的形状记忆嵌段热塑性高分子材料由含有不饱和双键烯烃与含有非共价键相互作用的不饱和双键单体构成两嵌段、三嵌段或多嵌段的共聚物通过相分离以及非共价键相互作用，获得高强度具有可自修复功能的形状记忆嵌段热塑性高分子材料。

其中：

所述的不饱和双键烯烃为乙烯类、丙烯类、丁烯类、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类或苯乙烯类及上述单体衍生物。

所述的高分子材料由不饱和双键烯烃单体和含非共价键的不饱和双键单体的单独一组或多组共聚而得。

所述的非共价键相互作用的不饱和双键单体是含磺酸基、氨基、羧基或酰胺官能团的单体。

所述的非共价键是氢键、电荷或结晶

本发明的具有可自修复功能的形状记忆嵌段热塑性高分子材料的制备方法包括如下步骤：

步骤1：聚合不饱和双键烯烃作为第一段嵌段；

步骤2：在第一嵌段的基础上，利用含有非共价键相互作用的不饱和双键单体，制备两嵌段以及多嵌段高分子材料，所得高分子材料具有相分离和非共价键作用的两种物理交联网络；

步骤3：热压上述两嵌段或多嵌段高分子材料制取样条，利用动态力学测试仪测定其形状记忆功能；

步骤4：热压上述两嵌段或多嵌段高分子材料制取力学试样条，在电子万能试验机上测量其力学强度；

步骤5：热压上述两嵌段或多嵌段高分子材料制取力学试样条，将力学试样条切开一分为二，自修复一段时间后，通过电子万能试验机测量其自修复效果。

有益效果：与其它已公开的形状记忆高分子材料相比，本发明有以下优点：

(1)本发明的形状记忆材料相比一般的形状记忆聚合物材料力学强度(包括拉伸，冲击强度)优越。

(2)本发明采用非共价键相互作用进行自修复，无需外加条件，适应性强。

(3)本发明同时具有形状记忆功能和自修复功能，材料应用范围广。

(4)本发明的制备过程工序简单，操作易行。

(5)本发明可以热压成型，可以重复利用。

(6)原材料价格低廉，适用于市场推广。

具体实施方式

本发明的高强度可自修复功能的形状记忆高分子材料是两嵌段，三嵌段以及多嵌段(嵌段数目大于3)的高分子材料，此类高分子材料由含有非共价键相互作用的不饱和双键单体构成。

所述的高分子材料选用由如下类不饱和双键单体构成的聚合物，包括乙烯类，丙烯类，丁烯类，丙烯酸类、甲基丙烯酸类、苯乙烯类及上述单体衍生物和相应的含非共价键相互作用的不饱和双键单体中的单独一组或多组构成的两嵌段，三嵌段以及多嵌段(嵌段数目大于3)高强度可自修复功能的形状记忆嵌段热塑性高分子材料。