[发明专利]一种多孔形状记忆材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔形状记忆材料及其制备方法，方法包括以下步骤，S1、称取100质量份的反式聚烯烃类聚合物放置在烘箱中熔融结晶；S2、称取10～50质量份吸水树脂、1～60质量份填料、10～40质量份接枝有吸水基团的弹性体、0.2～1质量份交联剂、0.1～0.5质量份助交联剂，同结晶熔融后的反式聚烯烃类聚合物加入到密炼机中混炼均匀；S3、将混炼均匀的物料放入到模具中加压、加热交联反应，制备出复合材料；S4、将复合材料浸泡在不同氯化钠浓度热水中吸水膨胀；S5、将吸水膨胀后的复合材料迅速浸泡在冷水中，冷却结晶定型，S6、将冷却结晶定型的复合材料放置在常温下真空干燥，制得孔结构可随温度变化的多孔形状记忆材料。本发明制备条件温和，且无有害溶剂、气体。

技术领域

本发明涉及功能新材料设计与制备技术领域，具体涉及一种多孔形状记忆材料及其制备方法。

背景技术

形状记忆材料是指在受到热、电、磁、光、湿度等外界刺激时可以从当前形态自行恢复到初始形状的一种智能材料，广泛应用于生物医用材料、航空航天、汽车、纺织及自修复等领域。而以高分子材料为基体的聚合物基形状记忆材料，具有可恢复形变量大、记忆性强、质量轻、加工成型简单、可控性可调节范围宽以及成本低廉的优点，越来越受到各个领域的关注，并实现技术转化。目前，应用较成熟的高分子形状记忆材料基体有反式聚异戊二烯(TPI)、反式聚丁二烯、天然杜仲橡胶。这些材料具有橡塑二重性，即常温下结晶性能类似塑料，而在60-70℃以上时，结晶融化后性能类似于橡胶。其实现形状记忆功能的机理是，通过加入交联剂，高温环境下反应使部分分子链间形成化学键，在结晶温度以上TPI处于高弹态，可以施加外力使其发生变形，交联点限制了分子链间的滑移，大分子在外力下伸直。在不撤销外力的情况下，降低温度到结晶温度以下，TPI开始结晶，内部分子链冻结，模量急剧升高，阻碍了分子链回缩运动，TPI的形状维持不变。而当温度再次升高到结晶温度以上时，TPI模量降低，分子链回缩，形状恢复到初始状态，即实现热致形状记忆功能。此外，为了拓展TPI类形状记忆材料，可以在基体中加入石墨烯、纤维、等填料改善其形状记忆性能，或加入其他树脂并用，实现多重形变记忆的效果，或对TPI进行改性，提高TPI与其他树脂的相容性。也有人通过传统的发泡海绵的制备方法，制备出多孔的TPI形状记忆材料。但是，这些形状记忆材料都只能实现对宏观形状的恢复和记忆。即使是通过传统的发泡海绵的制备方法，制备出的多孔形状记忆材料，在改变外界环境温度的情况下，其孔结构、大小、体积也基本不会发生变化，不能实现微观孔结构的形状记忆调控，因此只能作为普通的形状记忆材料来使用。更重要的是，微观孔结构的调控，会引起导热、导电、吸波、阻隔等功能特性的改变。因此，如何制备出一种可实现微观孔结构形状记忆，进而实现导热、导电、吸波、阻隔等功能特性调控的新型智能材料。具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种多孔形状记忆材料及其制备方法，含有微观孔结构，并且孔结构对环境温度具有记忆响应性，进而应用到导热、导电、吸波、阻隔等领域。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种多孔形状记忆材料的制备方法，所述方法包括以下步骤，

S1、以重量份数计，称取100质量份的反式聚烯烃类聚合物或接枝有吸水基团的反式聚烯烃类聚合物放置在烘箱中熔融结晶；

S2、称取10～50质量份吸水树脂、1～60质量份填料、10～40质量份接枝有吸水基团的弹性体、0.2～1质量份交联剂、0.1～0.5质量份助交联剂，同结晶熔融后的反式聚烯烃类聚合物或接枝有吸水基团的反式聚烯烃类聚合物加入到密炼机中混炼均匀；

S3、将混炼均匀的物料放入到模具中加压、加热交联反应，温度140～170℃，压力2～10MPa，时间2～8min；制备出可吸水膨胀和结晶双重功能的复合材料；

S4、将复合材料浸泡在不同氯化钠浓度热水中吸水膨胀，水温60～100℃，浸泡时间0.1～24h，氯化钠溶液浓度0～5.4mol/L；