[发明专利]一种基于超临界发泡工艺制备电致聚碳酸亚丙酯基形状记忆复合材料及方法

说明书

本发明属于形状记忆材料的技术领域，公开了一种基于超临界发泡工艺制备电致聚碳酸亚丙酯基形状记忆复合材料及方法。所述方法：1)将聚碳酸亚丙酯、聚乳酸及碳纳米管进行熔融共混，得到聚碳酸亚丙酯/聚乳酸/碳纳米管复合材料；2)以超临界CO₂为发泡剂对步骤1)中所得的复合材料进行间歇式发泡，获得聚碳酸亚丙酯形状记忆复合材料。本发明的方法减少了碳纳米管的加入量，降低了复合材料的渗透阈值，但同时提高了复合材料的电导率，并且复合材料还具有较好的力学性能。

技术领域

本发明属于形状记忆材料制备领域，具体涉及一种基于超临界发泡工艺制备电致聚碳酸亚丙酯基形状记忆复合材料及其方法。

背景技术

形状记忆材料是一种智能材料，能够感知并响应环境变化(如温度、光照、电磁、溶剂等)，回复预先设定状态的材料。形状记忆聚合物(SMP)是指具有初始形状的聚合物经形变固定后，受到外部环境的刺激，可恢复初始形状的聚合物。根据SMP记忆回复的原理可分为：热致型SMP、光致型SMP、化学感应型SMP等。

聚碳酸亚丙酯(PPC)又称为聚甲基乙撑碳酸酯，它是以二氧化碳和环氧丙烷为原料合成的一种可完全降解的环保型塑料。PPC是非晶结构，具有优良的形状记忆性能，但其力学性能和热稳定性差，严重限制其应用范围。故需要引入力学性能好的聚合物来增强PPC的力学性能。

聚乳酸(PLA)以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。它的机械性能及物理性能良好，故而会被加入复合材料中来提高复合材料的力学性能。但是本身不具备形状记忆性能，过多的加入聚乳酸会降低复合材料的形状记忆性能。

现有的形状记忆聚合物绝大多数为绝缘体，自身不具备导电能力。故需往形状记忆聚合物基体中添加适量的导电填料，并通过一定方法使填料高效分散形成导电网络，使形状记忆聚合物由绝缘体变成导体，从而使形状记忆聚合物可以通过电刺激来实现形状记忆过程。

在专利申请201410836760.6“一种热致型形状记忆复合材料”中，要使形状记忆聚合物变成可以通过导电实现形状记忆效果的复合材料，复合材料中形状记忆聚合物的含量为：15wt.％～85wt.％；碳纳米管的含量为：85wt.％～15wt.％。其复合材料中碳纳米管的含量至少为15wt.％，但是过多的碳纳米管填料的加入会降低复合材料的力学性能。

现有形状记忆材料主要存在以下问题：1)聚碳酸亚丙酯具有良好的形状记忆性能，但是其过低的力学强度导致其应用范围窄。2)导电粒子一般都属于无机材料，与聚合物的界面结合性能较差，而使形状记忆聚合物从绝缘体变成导体则需要填充大量的导电粒子，这样会损害形状记忆聚合物的力学性能，缩小了聚合物记忆材料的应用范围。

为了解决上述问题，则需要对现有的聚碳酸亚丙酯材料进行一定的改性处理，而本发明采用超临界CO₂发泡工艺使聚碳酸亚丙酯材料的力学性能及导电性能同时改善。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种基于超临界发泡工艺制备电致聚碳酸亚丙酯形状记忆复合材料及其方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于超临界发泡工艺制备电致聚碳酸亚丙酯形状记忆复合材料的方法，包括以下步骤：

1)将聚碳酸亚丙酯、聚乳酸及碳纳米管进行熔融共混，得到聚碳酸亚丙酯/聚乳酸/碳纳米管复合材料；

2)以超临界CO₂为发泡剂对步骤1)中所得的复合材料进行间歇式发泡，获得聚碳酸亚丙酯形状记忆复合材料。

优选地，步骤1)所述聚碳酸亚丙酯、聚乳酸及碳纳米管的混合物中，聚乳酸的含量为10wt.％～50wt.％，碳纳米管的含量为3wt.％～10wt.％。