[发明专利]氨纶纤维增强形状记忆聚合物复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种形状记忆聚合物复合材料。 

背景技术

复合材料是由两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。一般复合材料的性能优于其组分材料的性能，并且有些性能是原来组分材料所没有的，复合材料改善了组分材料的刚度、强度、热学性能等。 

复合材料通常由基体和增强材料组成。基体常用各种树脂或金属、非金属材料；增强材料采用各种纤维或颗粒等材料。其中增强材料在复合材料中其主要作提供刚度和强度，基本控制其性能。基体材料起配合作用，它支持和固定纤维材料，传递纤维间载荷，保护纤维，防止磨损或腐蚀，改善复合材料的某些性能。 

现有常规的纤维增强树脂基复合材料具有高的比强度、比刚度等优异的力学性能，其强度、刚度与金属等量级、而密度却只有钢的几分之一。常规的纤维增强树脂基复合材料主要考虑材料的强度、刚度等静态或准静态的力学承载性能，不考虑材料的驱动特性。在常规的纤维增强树脂基复合材料中，树脂基体的最大可回复应变一般为2～5％，增强纤维(如，碳纤维、玻璃纤维等)的最大可回复应变一般为1～3％，当复合材料的应变超过3％时，增强纤维会发生破坏，复合材料整体也会破坏。因此，现有常规的复合材料的最大可回复应变量一般只有1％～3％。因此，常规的树脂基复合材料主要用于结构承载材料，而不可能用于类似于人工肌肉这类靠材料本身来驱动变形的主动大变形材料。此外，现有纤维增强的形状记忆聚合物复合材料的增强相依然是常规的增强纤维(如，碳纤维、玻璃纤维等)，导致现有的形状记忆聚合物复合材料的最大拉伸应变量一般只有1％～3％，而影响了形状记忆聚合物复合材料的应用。因此，有必要寻找一种具有较大的可回复应变的纤维增强形状记忆聚合物复合材料。 

发明内容

本发明是为了解决现有形状记忆聚合物复合材料可回复应变低的问题，而提供了氨纶纤维增强形状记忆聚合物复合材料。 

本发明氨纶纤维增强形状记忆聚合物复合材料按照重量份数比35～95份的形状记忆聚合物材料和5～65份的氨纶纤维组成。 

本发明形状记忆聚合物材料为形状记忆苯乙烯共聚物或形状记忆环氧树脂体系。 

本发明的氨纶纤维增强形状记忆聚合物复合材料的可回复应变达到了100％以上，具有较大的可回复应变，能够在受到外加载荷时具有较大的应变，再回复时又能够输出较大的外力，且本发明的纤维增强形状记忆聚合物复合材料在室温时(低于形状记忆聚合物的玻璃化转变温度，T_g)弹性模量较大，当加热到形状记忆聚合物的玻璃化转变温度以上时，形状记忆材料弹性模量降低，可塑性增强，在外界应力作用下，形状记忆聚合物复合材料能被动变形至理想形状；在保持外力约束的情况下将温度降至室温时(＜T_g)，形状记忆聚合物复合材料弹性模量升高，当外力卸载后，形状记忆聚合物复合材料能保持变形后的形状，且在无外界干扰的情况下，不会损坏，能长期储存，储存时间长；当再次加热至形状记忆聚合物T_g以上时，纤维增强形状记忆聚合物复合材料能主动回复至最原始(脱模后)的形状。氨纶纤维增强形状记忆聚合物复合材料能表现出无损伤或较小损伤的拉长-回缩、弯曲-伸展、压缩-伸长等热机械循环性能。本发明的氨纶纤维增强形状记忆聚合物复合材料具有较高的可回复应变，可回复应变达到10％以上；同时具有较高的强度，强度达到了20MPa以上。 

本发明所述材料的制备方法为树脂基复合材料的常规制备方法，包括：手糊成型、模压成型、缠绕成型、喷射成型、树脂传递模塑成型、袋压法成型、真空袋-热压罐法成型、热压罐法成型、液压釜法成型、热膨胀塑法成型、层压及卷管成型、拉挤成型、连续缠管、连续制板。 

本发明氨纶纤维增强形状记忆聚合物复合材料的应用前景非常广阔，如航空工业包括宇宙飞船、人造卫星和空间站、各种飞行器，海洋工业包括远洋运 输轮船、高速轮船，石油化工工业包括各种管道和压力容器，汽车工业，建筑业，电子工业，体育用品，以及军事领域等。 

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。 

具体实施方式一：本实施方式氨纶纤维增强形状记忆聚合物复合材料按照重量份数比35～95份的形状记忆聚合物材料和5～65份的氨纶纤维组成。 

本实施方式中的氨纶纤维还可以是氨纶纤维织成的布。