[发明专利]一种多温度响应形状记忆有机硅橡胶材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种多温度响应形变有机硅橡胶材料及其制备方法与应用。所述材料的制备原料所述材料的制备原料包括两种或更多种的聚甲基丙烯酸烷基酯、聚硅氧烷；其中，所述两种或更多种聚甲基丙烯酸烷基酯分别和聚硅氧烷共混，形成不同的液态共混物；液态共混物经交联固化制备得到。本发明将热塑性聚合物与有机硅弹性体结合，实现了热塑性聚合物对硅橡胶的补强作用与形状记忆响应开关作用，是一种兼备力学性能补强与多个稳定响应温度的有机硅橡胶形状记忆材料，同时还具有优异的疏水性、热稳定性、耐候性和加工性能。

技术领域

本发明属于智能高分子新材料领域，涉及一种能够自增强，可具有多个响应温度的形状记忆有机硅橡胶材料及其制备方法与应用。

背景技术

形状记忆聚合物是刺激响应的智能材料，在外部刺激后能产生形变并回复至初始形状，在生物材料、传感器、驱动器或纺织品等领域具有广泛的应用。如空间可展开结构的铰链、支架、镜子和反射器，飞机折叠或可变外倾翼的变形表面材料，生物医学和生物激励等形式的器件(例如，以形状记忆聚合物为药物输送系统的血管支架、智能手术缝合线和激光激活的微驱动器)、纺织品、汽车驱动器和自我修复系统。

传统的形状记忆聚合物的研究主要集中在聚氨酯、乙烯基聚合物、环氧树脂、聚酯等材料，虽然它们都具备较出色的力学性能，但是还存在诸多不足，严重影响了它们在一些环境中的使用。比如，在超过200℃的高温环境或者恶劣气候环境中，聚氨酯、聚酯和乙烯基聚合物都会较迅速降解失效；在高湿气的环境中，聚氨酯会大量吸水，导致形状的不稳定与性能的降低；乙烯基聚合物、环氧树脂、聚酯等室温下均缺乏足够的柔韧性，须在较高温度下进行形状的改变，不具备室温下很好的操作性能；乙烯基聚合物、环氧树脂等加工温度高，不具备室温下很好的加工性能。为满足上述的较苛刻使用环境与简便的操作和加工性能，迫切需要新的形状记忆材料。

聚硅氧烷因其特殊的有机-无机分子结构，具有出色的耐高温、耐气候、疏水性、室温柔性与加工性，在形状记忆领域具有很好的应用前景。为此，研究人员进行了一些探索，将聚硅氧烷引入形状记忆聚合物中。比如，Zhang等将不同长度的聚二甲基硅氧烷作为软段引入聚己内酯形状记忆聚合物(Journal of Polymer Science:Part A:PolymerChemistry,2011,49,754-761)，Zhu等将聚硅氧烷引入辐射交联的聚己内酯中以降低辐射引起的降解(Radiation Physics and Chemistry,2006,75,443-448)，Wang等将形状记忆聚氨酯物理混入聚硅氧烷中制备体温可穿戴形状记忆共混弹性体(Polymers,2017,9,674)，潘毅等将低分子量端羟基聚二甲基硅氧与聚(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酸β-羟乙酯)共聚物复合制备了氢键复合物(高分子学报2012,2,131-136，中国专利CN102604298A)。虽然这些方法都一定程度的实现了聚硅氧烷的优势，但是却极大的损害了材料原本的力学性能，不能满足实际的使用要求。

发明内容

本发明的第一个方面是提供一种聚甲基丙烯酸烷基酯和聚硅氧烷的共混物在温度响应形状记忆材料中的应用。其中，所述共混物包括一种、两种或更多种的聚甲基丙烯酸烷基酯，优选为至少两种、三种、四种、五种或六种

其中，所述温度响应形状记忆材料具有一个、两个或更多个形变响应温度，优选至少具有两个形变响应温度。进一步地，所述有机硅橡胶材料在每个形变响应温度条件下，可发生形变回复，最终形变回复率在95％以上，优选98％以上。

其中，所述共混物中聚甲基丙烯酸烷基酯的总质量占聚硅氧烷总质量的20-50％，例如25-45％、30-40％。

优选地，所述温度响应形状记忆材料的形态没有特别的限定，例如可以为有机硅橡胶材料、纤维材料、薄膜材料；优选为有机硅橡胶材料。

根据本发明的技术方案，所述共混物为聚甲基丙烯酸烷基酯和聚硅氧烷的液态共混物，或者为前述液态共混物进一步交联固化的聚合物材料。