[发明专利]可体温/室温下塑形的形状记忆多孔材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可体温/室温下塑形的形状记忆多孔材料及其制备方法。其材料由10‑90重量份的聚合物材料和10‑90重量份的转变相材料，以及0‑80重量份的添加组分材料组成；其孔隙率为5%到95%；其预加热后，能够在10‑45℃塑形，并能够在再次加热到一定温度后恢复原来形状；其在0‑45℃范围内的弹性模量为0.01 MPa‑10 GPa，形状固定率为30%至100%，形状恢复率为50%到100%；其孔隙率利用材料发泡获得。本发明的材料可以在体温/室温下塑形，多孔透气轻质，具有较高可压缩性，并具有热驱动的形状记忆特性，可在体温/室温下塑形固定临时形状。

技术领域

本发明涉及一种用于人体内外局部三维形貌的采集、可穿戴器械电子设备与人体局部间吻合的垫层等器械中可塑形成与人体吻合的形状的可体温/室温下塑形的形状记忆多孔材料及其制备方法。

背景技术

形状记忆聚合物在结构上一般具有两个部分：一部分为弹性相；一部分为转变（可逆）相。在热致形状记忆聚合物的制备过程中，一般是首先把聚合物加热到其转变相的转变温度T_trans以上使材料软化，并施加外力使其变形；然后维持外力作用下冷却至转变温度T_trans以下（通常为室温），在撤去外力后变形任然维持，此时的形状称为临时形状。当温度再次升高到T_trans以上，材料又回复到原始形状。在可穿戴领域中，利用形状记忆聚合物的形状记忆效应，施加外力后使得材料或者相应结构穿戴时变形，从而贴合人体各部位的形状，实现穿戴产品形状的快速定制化。但是，该应用目前存在的问题包括：（1）大部分形状记忆聚合物的转变温度（T_trans）通常都是高于人体适宜的温度范围（20-45℃），限制了材料在人体可穿戴层面的应用潜力。（2）一般的形状记忆材料具备较好的可拉伸性能，没有足够的可压缩性能，因此不适用于需要高压缩变形的应用场景。

针对这些问题，已公开了一类室温塑性形状记忆材料（CN108192321A，CN106832940B）。这些文献公开的技术方案中，高弹性聚合物材料作为弹性相使共混后的材料具备优异的弹性，而特别选择的转变相材料能够使共混后的材料具有热驱动形状记忆特性，添加组分材料能够调节共混后材料的弹性性能和结晶速度。但该发明的局限在于：（1）上述室温塑性形状记忆材料的弹性相部分选用的是高弹性材料如热塑性橡胶，软硅胶等，因此制备好的形状记忆材料具有类似橡胶的高拉伸性能，但是可压缩性不足的问题仍有待解决；（2）当用于，比如人体内外的局部三维形貌采集时，需要材料具有较高的弹性模量（即高硬度），从而实现与人体贴合变形后接近100%的形状固定率，而上述室温塑性形状记忆材料虽弹性较好，但是硬度较低导致其形状固定率通常低于90%，无法满足材料完美复现人体表面三维形貌的需求，或塑形后有高刚度的要求；（3）上述室温塑性形状记忆材料的密度较大、重量偏重、透气性较差，与人体贴合时的舒适度和轻便度欠佳，不能做到轻质高强，限制了应用前景。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺陷，提供一种体温/室温下塑形的形状记忆多孔材料及其制备方法。使该材料可以在体温/室温下塑形，多孔透气轻质，在转变温度（T_trans）以上或以下都具有较高可压缩性，并且具有热驱动的形状记忆特性，可在体温/室温下塑形固定临时形状，且固定临时形状所需的时间可以调节。