[发明专利]一种可光固化4D打印的形状记忆聚合物的制备方法及应用

说明书

本发明实施例公开了一种可光固化4D打印的形状记忆聚合物的制备方法及应用，包括：将刚性结构的环氧树脂低聚物和单环氧化物按照质量比9:1～6混合形成环氧组分，将丙烯酸酯单体A和丙烯酸酯单体B按照质量比1～4:1混合形成丙烯酸酯组分；将环氧组分和丙烯酸酯组分按照质量比1:1～10混合；并在黑暗条件下，在混合液中加入阳离子型光引发剂、光敏剂和自由基型光引发剂，涡旋震荡混合，并转移到超声清洗机中超声，涡旋震荡搅拌，反复操作，直至混合液透明无气泡；将混合液导入聚丙烯模具，置于LED‑UV灯下照射固化，得到形状记忆聚合物；或采用光固化3D打印机制备得到形状记忆聚合物制品。

技术领域

本发明实施例涉及材料技术领域，尤其是一种可光固化4D打印的形状记忆聚合物的制备方法及应用。

背景技术

3D打印是一种新兴的材料成型技术，它以数字模型文件为基础，可以在计算机控制下精确成型传统成型技术如浇筑成型、挤出成型和注塑成型等难以制造的各种复杂结构。特别是3D打印与智能材料结合的4D打印技术，使得打印出的3D结构具有了动态属性，能够在外界刺激作用下发生形状、属性或功能方面的可控变化。随着3D打印技术和智能材料的发展，4D打印已经不仅仅局限于模型的视觉效果，而且得到了在生物医药、智能设备和软机器人等领域的广泛应用。

然而，目前开发出的可4D打印的形状记忆聚合物种类是相当有限的，主要是聚氨酯、聚乳酸或聚乙烯等热塑性塑料和光固化丙烯酸酯，仍旧需要开发出更多类型的材料来满足不同的应用需求。另一方面，目前4D打印中大量使用的丙烯酸酯类化合物具有固化后体积收缩率大、热稳定性差等缺点，严重限制了材料的进一步发展和应用。因此，开发出一种具有低异味、低体积收缩率、高热稳定性的可4D打印的形状聚合物是十分必要的。

发明内容

本发明实施例提供一种可光固化4D打印的形状记忆聚合物的制备方法。

一种可光固化4D打印的形状记忆聚合物的制备方法，包括：

将刚性结构的环氧树脂低聚物和单环氧化物按照质量比9:1～6混合形成环氧组分，将丙烯酸酯单体A和丙烯酸酯单体B按照质量比1～4:1混合形成丙烯酸酯组分；

在黑暗条件下将环氧组分和丙烯酸酯组分按照质量比1:1～10混合，并在混合液中加入阳离子型光引发剂、光敏剂和自由基型光引发剂，涡旋震荡混合，并转移到超声清洗机中超声，涡旋震荡搅拌，反复操作，直至混合液透明无气泡；

将混合液导入聚丙烯模具，置于LED-UV灯下照射固化，得到形状记忆聚合物；或采用光固化3D打印机制备得到形状记忆聚合物制品。

优选地，环氧树脂低聚物和单环氧化合物的质量比为9:3～3.5，丙烯酸酯单体A和丙烯酸酯单体B的质量比为1.5～2:1。

进一步地，刚性结构环氧树脂低聚物包括双酚A二缩水甘油醚或双酚F二缩水甘油醚中的至少一种。

进一步地，单环氧化合物的结构式为：

其中R的通式为C_nH_2n，n＝2～20。

进一步地，丙烯酸酯单体A为有α位甲基的单官能丙烯酸酯，丙烯酸酯单体B为α位和β位上均没有取代基的单官能丙烯酸酯。

进一步地，阳离子型光引发剂包括二苯基碘鎓六氟磷酸盐、双(对甲苯基)碘鎓六氟磷酸酯、双(4-叔丁基苯)碘鎓六氟磷酸盐或4-异丁基苯基-4'-甲基苯基碘鎓六氟磷酸盐中的至少一种。

进一步地，光敏剂包括2-异丙基硫杂蒽酮或1-氯-4-丙氧基硫杂蒽-9-酮中的至少一种。

进一步地，自由基型光引发剂包括二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷或苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种。