[发明专利]一种具有二阶段紫外光可逆固化锁的形状记忆聚合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有二阶段紫外光可逆固化锁的形状记忆聚合物的制备方法，所述方法步骤如下：（1）将亚氨基二乙酸二乙酯与肉桂酰氯溶于二氯甲烷中，加入三乙胺，洗涤，干燥，得到含有肉桂结构单元的单体化合物；（2）在步骤（1）的单体化合物中加入二元醇、辛酸亚锡，真空环境反应，得到含有两端羟基的形状记忆聚合物预聚物；（3）将含有双键的小分子单体加入步骤（2）的预聚物中，制备出具有双键官能团的形状记忆聚合物预聚物；（4）将步骤（3）的预聚物溶于氯仿中，加入引发剂，倒入聚四氟乙烯模具中反应，脱模，得到形状记忆聚合物。本发明制备的形状记忆聚合物能够有效地解决材料力学、耐热性能与形状记忆性能之间的矛盾性问题。

技术领域

本发明属于智能高分子材料技术领域，涉及一种形状记忆聚合物的制备方法，尤其涉及一种具有二阶段紫外光可逆固化锁的形状记忆聚合物的制备方法。

背景技术

形状记忆聚合物是一类智能材料，它可以记住特别设定的临时形状A，通过一定适当的外部刺激形式，它将由形状A返回到初始形状 B，即所谓的永久形状。不同外部刺激条件的形状记忆聚合物材料有热致型、光致型、电磁致型、水致型等。当前，应用最为广泛的是热致形状记忆聚合物，其主要原理是通过温度响应触发相转变来实现形状转变的，为了赋予材料以优异的形状记忆性能（同时具备高固定率和回复率），往往需要聚合物处于适中的化学交联度下。而这往往是导致形状记忆聚合物材料不能应用于实际工程领域的最大障碍。聚合物在实际应用中往往需要高度的化学交联以赋予材料更高的强度以及耐热性，但在此条件下，形状记忆材料的形状记忆性能很差。目前，部分研究通过分子设计增加材料的刚性化学结构，提高材料的相转变温度，从而来提高材料的耐热性和力学性能，但是随之而来的问题就是形状记忆效应的触发需要提升到较高的温度，带来了巨大的能量浪费。

因此，需要开发一种能解决好材料力学、耐热性能与形状记忆性能之间的矛盾性问题的形状记忆聚合物。

发明内容

针对上述材料力学、耐热性能与形状记忆性能之间的矛盾性问题，本发明提供了一种具有二阶段紫外光可逆固化锁的形状记忆聚合物的制备方法，该方法制备的形状记忆聚合物可通过紫外光实现可逆的化学交联，能够有效地解决材料力学、耐热性能与形状记忆性能之间的矛盾性问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种具有二阶段紫外光可逆固化锁的形状记忆聚合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将亚氨基二乙酸二乙酯与肉桂酰氯溶于二氯甲烷中，控制肉桂酰氯与亚氨基二乙酸二乙酯的摩尔比为1：1~1.1，三乙胺与肉桂酰氯的摩尔比为2：1~1.1，在0~20℃反应6~8h，然后依次用盐酸、碳酸氢钠溶液、去离子水洗涤，干燥，得到含有肉桂结构单元的单体化合物；

（2）在含有肉桂结构单元的单体化合物中加入二元醇，控制二元醇与含有肉桂结构单元的单体化合物的摩尔比为1.1~1.2：1，加入重量为反应物总重0.5~1.5%的辛酸亚锡，真空环境，90~120℃下反应12~24 h，得到含有两端羟基的形状记忆聚合物预聚物；

（3）将含有双键的小分子单体加入含有两端羟基的形状记忆聚合物预聚物中，控制双键与羟基的摩尔比为1~1.1 : 1，制备出具有双键官能团的形状记忆聚合物预聚物；

（4）将具有双键官能团的形状记忆聚合物预聚物溶于氯仿中，加入重量为预聚物总重0.5~1.5%的引发剂（AIBN），搅拌均匀后倒入聚四氟乙烯模具中，在60~80℃下反应6~8h，脱模，得到形状记忆聚合物。

本发明中，所述步骤（2）中的二元醇为1,4-环己烷二甲醇、1,8-辛二醇、1,6-己二醇或戊二醇等脂肪族二元醇类单体中的一种。

本发明中，所述步骤（3）中的含有双键的小分子单体为丙烯酰氯、甲基丙烯酸异氰基乙酯、2-丁烯酸酰氯、甲基丙烯酰氯类单体中的一种。