[发明专利]一种高分子材料弯曲角度形状记忆测量装置和方法

说明书

本发明一种高分子材料弯曲角度形状记忆测量装置和方法属于高分子材料领域，涉及一种便携式快速测量高分子材料弯曲角度形状记忆性能的装置和测试方法。测量装置由中间弯曲块、角度测量板、上转动块、手柄螺钉、右手柄、实验样条、转轴、紧固螺钉、下固定块和左手柄组成。测试方法中，在测量装置上安装形状记忆高分子材料实验样条，使用角度测量板记录实验样条的初始角度，然后浸没于热水中，推动右手柄，使得实验样条弯曲变形，得到热形变角度。取出后，放置于室温下的冷水中，通过角度测量板获得实验样条形状固定后形变角度。测量装置结构简单，体积小，便于携带。测试方法操作方便，稳定性好，可用于热致型形状记忆高分子材料测试。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种便携式快速测量高分子材料弯曲角度形状记忆性能的装置和测试方法。

背景技术

形状记忆材料属于智能材料的一种，拥有一种原始形状和多种临时形状，它能够不依靠条件反馈系统，通过自身材料特性对周围环境，如温度、光、电场、磁场、PH值等的变化做出响应，在原始形状和临时形状之间转变。形状记忆材料包括形状记忆合金、形状记忆陶瓷以及形状记忆高分子材料。相比于其他的形状记忆材料形状记忆高分子材料有着变形量大、赋形容易、形状响应温度便于调整，且具有保温、绝缘性能好、质轻价廉等特点。

高分子材料的形状记忆过程可以做以下描述：将原始形状A的形状记忆高分子材料一定的条件(如高温、红外线、电场、磁场或某一酸碱度等)下施加外力使其变形为形状B，在保持外力的基础上去除以上施加的条件，可将形状B固定下来且长期存放；应用过程中，当对形状B下的形状记忆高分子材料再次施加同样的条件，形状记忆高分子材料又能够恢复到原始形状A。

最为常见的形状记忆高分子材料是热致型形状记忆高分子材料，对于热致型形状记忆高分子材料性能的研究，需要先将高分子材料实验样条在特定温度下进行预热，然后在外力作用下进行形变，之后迅速降温定型。通常使用配有控温箱的万能试验机对高分子材料的记忆性能进行检测，但该类型的设备多为高分子材料拉伸形状记忆性能测试装置，而形状记忆高分子材料在众多领域有着广泛的应用，不仅包括拉伸形状记忆还包括弯曲形状记忆，例如在空间折叠展开结构中形状记忆高分子材料的形状变形多是弯曲变形，形状记忆血管支架在固定形状时既有拉伸变形也有弯曲变形。故而，只做高分子材料拉伸形状记忆性能测试时不合适的。同时，该类装置整体价格昂贵，设备体积大，不易携带，操作复杂，大大增加了研究的经济成本和时间成本；同时控温箱需要反复升温和降温，且升温和降温时间较长，无形中又增加了时间成本。

现有文献1“Guo Y,Ma J,Lv Z,et al.The effect of plasticizer on theshape memory properties of poly(lactide acid)/poly(ethylene glycol)blends[J].Journal of Materials Research.2018,33(23):4101-4112.”利用拉伸实验的方式对聚乳酸(PLA)和聚乙二醇(PEG)共混物进行拉伸形状记忆性能测试，得到不同配比共混物材料的形状固定率和形状回复率。但是文中所使用的设备是带有温控箱的拉伸试验机，设备费用巨大，成本高；在实验过程中要对温控箱反复升降温，所耗时间较多，时间成本大。在实验中只能测试高分子材料的拉伸形状记忆性能，未能完成弯曲形状记忆性能测试。现有文献2“郑志超.聚乳酸基形状记忆聚合物的性能研究及其4D打印[D].哈尔滨工业大学,2017.”中研究了PLA高分子材料的弯曲角度形状记忆性能，得到了形状固定率和形状回复率，但文中未使用专业的弯曲角度形状记忆性能测试装置，这会使得测试结果出现较大的误差，影响实验数据准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明一种高分子材料弯曲角度形状记忆测量装置和方法，该装置采用角度测量板测量弯曲角度，用手柄带动上转动块转动实验样条，使其变形。装置具有结构简单，成本低，体积小特点。大件零件采用铝合金材料，使得重量轻，便于携带。该操作方法操作简单、不需要频繁升降温，性能稳定的特点。