[发明专利]一种基于二硫键的可逆固化锁的形状记忆聚合物网络形成体系及其制备方法

说明书

一种基于二硫键的可逆固化锁的形状记忆聚合物网络形成体系及其制备方法，属于形状记忆材料领域。所述方法如下：将硫醇、环氧树脂、催化剂充分混合反应，得到第一阶段聚合物；对第一阶段聚合物进行形状记忆和拉伸断裂研究；将第一阶段聚合物置入氧化剂中反应；对氧化后二硫键交联的聚合物进行形状记忆和拉伸断裂研究；将氧化后二硫键交联的聚合物洗涤，真空干燥；将干燥好的聚合物置入还原剂中反应，洗涤干净，真空干燥；对干燥好的聚合物进行形状记忆和拉伸断裂研究。本发明能够制备出一种具有良好形状记忆性能的聚合物；可以继续循环利用，能够有效地解决材料力学、耐热性能与形状记忆性能，以及循环再利用之间的矛盾性问题。

技术领域

本发明属于形状记忆材料领域，具体涉及一种工艺简单，反应条件容易控制的基于硫醇、环氧树脂的利用氧化剂氧化巯基，还原剂还原二硫键的基于二硫键的可逆固化锁的形状记忆聚合物网络形成体系及其制备方法。

背景技术

形状记忆聚合物一般来说是通过一定的刺激形式，可以使聚合物由原始形状转变为临时形状，临时形状又可以通过一定的刺激回复到原始形状。二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系，主要制得的是在二阶段固化反应中，可以通过第一阶段固化制备出的具有形状记忆性能的中间态聚合物。通过利用中间态聚合物的形状记忆性能，再通过第二阶段的反应进一步提高聚合物的交联密度和力学性能，得到稳定的最终态聚合物。此种形状记忆聚合物形成体系最早是在2012年被美国科罗拉多大学的Devatha P. Nair等（Adv.Funct. Mater.2012 22 1502-10）报道。他们报道了一种基于通过利用硫醇和丙烯酸树脂为原料的热/光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系，对该材料的形状记忆性能，在光学器件方面的应用做了初步探究。虽然他们的报道十分有意义，但是还是有一些方面有待提升，如材料的循环资源化等问题。其他报道（Advanced Materials. 2014,26 (48):8114-8119）虽然考虑了上述问题，但是其是基于商用的nafion膜体系，此种材料虽然性能优异，但是最大的缺点就是它是一种商业产品，生产工艺掌握在少数公司手中，价格相对较贵。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的关于二阶固化形状记忆聚合物网络形成体系存在的资源循环、开发和利用的问题，提供一种基于二硫键的可逆固化锁的形状记忆聚合物网络形成体系及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于二硫键的可逆固化锁的形状记忆聚合物网络形成体系，所述的形状记忆聚合物网络形成体系按照质量百分比由硫醇15-35％、环氧树脂60-80％、催化剂0.1-4%、氧化剂0.1-4%，还原剂 0.01-2%组成。

一种上述的基于二硫键的可逆固化锁的形状记忆聚合物网络形成体系的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：将硫醇、环氧树脂、催化剂充分混合均匀，在0~200℃温度下反应0.1~20h，得到第一阶段聚合物；

步骤二：对步骤一得到的第一阶段聚合物进行形状记忆研究：首先通过DMA确定第一阶段聚合物的玻璃化转变温度Tg₁，Tg₁为10~70℃，测试第一阶段聚合物的形状记忆固定率R_f1和形状记忆回复率R_r1，R_f1和R_r1均大于90%；

步骤三：对步骤一得到的第一阶段聚合物进行拉伸断裂性能的测试，拉伸断裂率记为S1，S1为0.1~90%；