[发明专利]一种快速自修复形状记忆聚合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种快速自修复形状记忆聚合物及其制备方法，该快速自修复形状记忆聚合物为嵌段聚氨酯，分子链上含有聚己内酯嵌段、氨基甲酸酯链段和树枝状节点。该制备方法是通过二异氰酸酯单体分别与聚己内酯二醇(PCL‑diol)、四羟基丙基乙二胺(HPED)、三乙醇胺(TEA)缩聚形成主链上含有聚己内酯嵌段、氨基甲酸酯链段和树枝状节点的嵌段聚氨酯。与现有技术相比，该嵌段聚氨酯在较低温度下(50‑90℃)即可触发形状记忆效应，且形状记忆回复时间很短(30‑76s)。由于初始形状固定过程中产生的微裂纹可在形状回复过程中完成自修复，使得该嵌段聚氨酯的形状记忆效应具有高循环性。

技术领域

本发明涉及一种形状记忆聚合物，尤其涉及一种具有多循环快速自修复功能的形状记忆聚合物及其制备方法。

背景技术

具有一定形状的固体材料，在某种外界刺激下，经过一定的塑性变形后，在经过特定环境刺激，材料又完全恢复到变形前形状的现象被称为形状记忆效应。根据实现记忆功能的环境条件不同，可分为感温性、感光型和感酸碱型等多种。目前研究和应用最多的主要是热致形状记忆高分子材料。

通常情况下，热致形状记忆聚合物呈塑料状态，脆性高，因此在大尺度形状固定过程中，会在折叠棱角处产生大量微裂纹，在形变回复过程中这些微裂纹也不能消失，影响了形状记忆聚合物使用的循环性。

近年来，聚合物链的布朗运动、金属配位键、氢键、范德华力、π-π堆叠、Diels-Alder反应等用于实现聚合物的自修复，然而将这些本征型的作用应用于形状记忆聚合物研究中的还比较少。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可在低温触发形状记忆效应，形状回复所需时间短，并且初始形状固定过程中产生的微裂纹可在形状回复过程中完成自修复，自修复和形状记忆功能具有高循环性的快速自修复形状记忆聚合物及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种快速自修复形状记忆聚合物，其特征在于，该快速自修复形状记忆聚合物为嵌段聚氨酯，分子链上含有聚己内酯嵌段、氨基甲酸酯链段和树枝状节点。

所述的快速自修复形状记忆聚合物分子链上的聚己内酯嵌段的结构如下：

n为大于1的整数；

所述的快速自修复形状记忆聚合物分子链上的氨基甲酸酯链段的结构如下：

m为大于1的整数；

所述的快速自修复形状记忆聚合物分子链上的树枝节点结构包括：

一种快速自修复形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将聚己内酯二醇(PCL-diol)在二氯甲烷中搅拌溶解，得到均匀溶液；

(b)在上述聚己内酯二醇(PCL-diol)的二氯甲烷溶液中，依次加入二异氰酸酯单体(DIM)、四羟基丙基乙二胺(HPED)、三乙醇胺(TEA)，氮气保护，常温下搅拌8-10min，然后升温至40-50℃，保持半小时，除去二氯甲烷溶剂；

(c)将上述混合液放置在真空烘箱内，抽真空5-10min，以除去混合液中多余的气泡；

(d)将上述混合液倒入聚四氟乙烯模具中，置于烘箱内，氮气保护，缓慢升温，30℃保持1h，50℃保持1h，70℃保持1h，90℃保持1h，最终110℃保持1h；

(e)将上述产物冷却，脱模，备用。

所述的聚己内酯二醇的分子量范围为500～50000。

所述的二异氰酸酯单体为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等二异氰酸酯类单体。