[发明专利]一种利用二次交联制备具有复杂永久形状的形状记忆高分子器件的方法及应用

说明书

本发明公开了一种利用二次交联制备具有复杂永久形状的形状记忆高分子器件的方法，包括：(1)制备能进行二次交联和具有形状记忆功能的高分子器件；(2)利用二次交联改变高分子器件的永久形状，得到临时形状；(3)在一定条件下固定临时形状，放置在应用场景时，高分子器件通过外界刺激回复到永久形状。其永久形状灵活可调，可以实现高度的复杂度，并且改变永久形状后拥有良好的形状记忆行为。视具体的使用场景以及使用要求而定，该器件可以实现因人而异的永久形状的定制，并且在数秒至数小时的时间范围内实现永久形状的改变。本发明还公开了上述方法制备的具有复杂永久形状的形状记忆高分子器件在贴合人体的牙齿成形片、植入式的气管或血管支架上的应用。

技术领域

本发明属于形状记忆材料技术领域，特别涉及一种利用二次交联制备具有复杂永久形状的形状记忆高分子器件的方法及应用。

背景技术

形状记忆高分子可以在一定条件下被编程为临时形状，并在外界刺激下(如光、热等)，重新由临时形状变为永久形状。这种特殊的高分子材料在以医疗为代表的领域当中有着巨大的应用潜力(如：美国专利，公开号：US 9731045B2；美国专利，公开号：US8834522B2；美国专利，公开号：US 8685528B2)。举例而言，若能够实现部分医疗器械特异化的变形行为，将大幅度提高手术的安全性以及手术效果。例如，气管支架可以被压缩后放入到病人体内，到达指定位置再自动展开为贴合气管表面的支架。又例如，在牙科手术当中，牙齿成形片在进入到牙齿缝隙中后可以自动变形为贴合牙齿的形状。

在上述的应用场景当中，永久形状作为高分子材料形状记忆行为的一部分，对高分子成功实现其功能起到了至关重要的作用。一方面，这些高分子材料应该拥有的因人而异的定制化的复杂永久形状。另一方面，这些高分子材料永久形状的改变应该在较短的时间内完成，以减少手术的耗时。

受限于永久形状的复杂度或者形状记忆行为的性能，传统的形状记忆高分子难以满足上述应用场景的要求。形状记忆高分子分为热塑性以及热固性形状记忆高分子。热塑性形状记忆高分子的永久形状易于调节，但是其形状记忆性能较差，无法满足应用需求。热固性形状拥有优异的形状记忆性能，其永久形状却较难操控。一般而言，热固性高分子的永久形状一般由其加工成型过程决定。一旦合成，其永久形状便无法再发生改变。同时，传统的模压、挤出等加工方法也降低了高分子材料永久形状的复杂度，无法满足因人而异的永久形状的定制要求。而如3D打印等新兴的方法，虽然可以实现永久形状的特异化定制，却大大增加了材料加工的成本。

若能低成本灵活地调节热固性形状记忆高分子的永久形状，将极大拓宽形状记忆高分子的应用潜力。通过在形状记忆高分子网络当中引入可逆共价键(如中国专利，公开号：CN 105037702A；中国专利，公开号：CN 108586693A)，形状记忆高分子可以在成型之后再次变化其永久形状，并借此构造定制化的永久形状。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用二次交联制备具有复杂永久形状的形状记忆高分子器件的方法，该高分子器件其永久形状灵活可调，可以实现高度的复杂度，并且改变永久形状后拥有良好的形状记忆行为。

本发明提供了一种利用二次交联制备具有复杂永久形状的形状记忆高分子器件的方法。该方法包括三个步骤：

(1)制备能进行二次交联和具有形状记忆功能的高分子器件。

(2)利用二次交联改变高分子器件的永久形状，得到临时形状。

(3)在一定条件下固定临时形状，放置在应用场景时，高分子器件通过外界刺激回复到永久形状。

需要指出的是，利用该方法构造的形状记忆高分子器件能够灵活地调节其永久形状，以满足生物医疗等领域的应用，在改变永久形状后拥有良好的形状记忆行为。

作为优选，针对不同的使用对象，该器件的永久形状可以进行特异化的定制，例如具有复杂的折纸结构、剪纸结构等。该器件永久形状的改变可以在数秒到数小时的时间范围内完成。