[发明专利]一种可用于仿生4D打印的新型形状记忆聚氨酯材料

说明书

本发明公开了一种可用于仿生4D打印的新型形状记忆聚氨酯材料，包括：所述形状记忆聚氨酯材料的组分及各组分的质量份数如下：异氰酸酯20～50份，聚己内酯5～20份，聚乙二醇5～20份，聚己二酸乙二醇酯5～20份，聚己二酸丁二醇酯5～20份，扩链剂1～6份、交联剂、引发剂0.5～2份和催化剂0.02～0.2份。所述形状记忆聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、将异氰酸酯、聚己内酯、聚乙二醇、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯和催化剂在反应器中搅拌混合后，进行预聚反应1～2h；步骤二、加入扩链剂搅拌均匀后，进行扩链反应；步骤三、加入交联剂和引发剂搅拌均匀后在引发温度下交联5～10小时，得到所述形状记忆聚氨酯材料。

技术领域

本发明属于4D打印形状记忆聚氨酯材料技术领域，特别涉及一种可用于仿生4D打印的新型形状记忆聚氨酯材料。

背景技术

4D打印是指3D打印所得的结构，在特定的环境和激励下，其物理特性及功能可以随时间的变化而发生自我转变。这项技术的出现生物医学、航空航天、电子器件等领域带来了智能化和可定制化发展的新契机。形状记忆聚合物材料是指具有某一特定的初始形状，在一定条件下变形固定后，通过热、光、电、磁等外部条件的刺激，能够恢复其初始形状的智能材料。形状记忆聚合物材料的这种主动变形行为使其成为实现4D打印的关键性材料之一，近年来，受到了学者的广泛研究和关注。

发明内容

本发明设计开发了一种可用于仿生4D打印的新型形状记忆聚氨酯材料，本发明的目的之一是通过控制交联剂的添加量，使形状记忆聚氨酯材料的具有良好形状记忆能力，提高形状记忆聚氨酯材料的回复率。

本发明的另一个目的是通过控制预聚反应的温度，提升预聚反应的效果，进一步提升提高形状记忆聚氨酯材料的回复率。

本发明提供的技术方案为：

一种可用于仿生4D打印的新型形状记忆聚氨酯材料，所述形状记忆聚氨酯材料的组分及各组分的质量份数如下：

异氰酸酯20～50份，聚己内酯5～20份，聚乙二醇5～20份，聚己二酸乙二醇酯5～20，聚己二酸丁二醇酯5～20份，扩链剂1～6份、交联剂、引发剂0.5～2份和催化剂0.02～0.2份；

其中，所述交联剂的质量份数为：

其中，X₁为异氰酸酯的份数，X₂为聚己内酯的份数，X₃为聚乙二醇的份数，X₄为聚己二酸乙二醇酯的份数，X₅为聚己二酸丁二醇酯的份数，X₆为扩链剂的份数；X₀为交联剂的基础质量份数。

优选的是，所述异氰酸酯为1,4-对苯二异氰酸酯。

优选的是，所述扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、1,6己二醇或1,4环己烷二甲醇中的一种。

优选的是，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯。

优选的是，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。

优选的是，所述形状记忆聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将异氰酸酯、聚己内酯、聚乙二醇、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯和催化剂在反应器中搅拌混合后，进行预聚反应1～2h；

步骤二、加入扩链剂搅拌均匀后，进行扩链反应；

步骤三、加入交联剂和引发剂搅拌均匀后在引发温度下交联5～10小时，得到所述形状记忆聚氨酯材料。

优选的是，在所述步骤一中，预聚反应的温度为：