[发明专利]一种形状记忆薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种形状记忆薄膜及其制备方法。该薄膜主要由聚氨酯与聚乳酸加上超支化树脂经过机械混合，双螺杆挤出机熔融混合而成。双螺杆挤出方法是一种连续制备过程，实现了由原料到形状记忆产品的一步制备，效率高。本申请制备的形状记忆薄膜稳定性好，不使用任何溶剂，环境友好。本发明有力降低了形状记忆高分子材料的成本，显著提高了其制备效率。本记忆薄膜能被用于包装、服装、防伪等领域，具有重要应用前景。

技术领域

本发明涉及形状记忆材料技术领域，具体而言，涉及一种具有热致形状记忆效应的复合树脂记忆薄膜及其制备方法。

背景技术

形状记忆高分子材料是一类能够对外界条件产生响应的智能材料，它们可以“记忆”一个设定的形状(原始形状)，然后被塑造成各种需要的形状(临时形状)，当外界的温度、磁场、湿度、光照等达到特定条件时，它们可自动回复到原始的形状。形状记忆高分子材料具有赋形容易、柔软、形变量大、响应条件可调、触发方式多样、可印刷、质量轻、成本低等诸多优点，在生物医疗、航空航天、智能纺织、传感器以及自修复等领域具有广阔的应用前景。传统的温度响应型形状记忆高分子材料主要是通过聚合反应制备的具有软段和硬段结构的共聚物材料，这类形状记忆共聚物材料的合成过程非常复杂，成本较高，产率低，同时因为需要使用大量易燃和毒性的有机溶剂，对环境造成污染，很难实现大规模生产。而后来发展的形状记忆共混物材料是由回复相聚合物和固定相聚合物通过物理混合的方式制备而成，虽然避免了复杂的合成过程，简化了制备工艺，但只有当相互混合的两种聚合物形成双连续的相结构时，也就是只有当相互混合的两种聚合物的具有良好相容性时，才具有较好的形状记忆性能。另外，形状记忆高分子共混物材料能够在原始形状和各种临时形状间转换的基本原理之一是其临时形状的固定和解除可由结晶性聚合物(作为固定相)的相态转变(结晶态与熔融态转变)来控制实现，这个转变温度被称为材料的形状转变温度(T_sw)。然而，形状转变温度在室温附近的结晶性聚合物少之又少，仅有聚己内酯(PCL)、聚氧化乙烯(PEO)等少数聚合物可供选择，而且价格昂贵，极大限制了形状记忆高分子共混物材料的发展和应用。

当前，除了从分子结构上设计合成形状记忆聚合物外，国内外大力发展了共混方法制备形状记忆聚合物复合材料。其中研究最多的是聚乳酸共混物。研究者发现聚氨酯/聚乳酯共混物通过熔融共混，控制比例可以实现一定的形状记忆性能；然而，简单混合制备的共混物分散均匀性不好，在大规模成膜过程中容易产生孔洞，不能较好的通过常规成膜工艺制备形状记忆薄膜材料；而且，在共混材料中，形状记忆回复率随着聚氨酯含量的降低而下降明显；形状固定率随着聚氨酯含量的增加而下降；因此，普通的聚氨酯/聚乳酯共混物的形状记忆性能还不够完善，不理想。当前，国内外研究者积极提升聚氨酯/聚乳酸共混物的形状记忆性能；但是，当前采用聚氨酯/聚乳酸共混物来实现大批量生产形状记忆薄膜的技术还没有报道。究其原因主要是因为普通共混物均匀性和相容性不好，没法形成均一的粘度，使得成膜容易出现穿孔，厚薄不均，形成沙眼等问题。

中国专利CN 103224682和CN 103102636利用多嵌段结构聚合物，例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物和烯烃嵌段共聚物(OBCs)，以及小分子物质为原料，使用溶液共混、混炼或浸泡的方法来制备形状记忆材料。发明降低了材料的生产成本，但是多嵌段结构的聚合物比较有限，而且在溶液共混制备过程中需要使用大量有机溶剂，并且混合后还要蒸干除去溶剂，对环境有污染。另外，专利中无论是溶液共混、浸泡、还是混炼，其得到的混合物还要再经过压制成型等二次成型过程才能使用，因此都是间歇式制备过程，存在制备效率低，无法连续生产的问题。所以，选择廉价且易得的原料，实现形状记忆材料从原料到成品的连续制备是领域发展的关键技术问题。