[发明专利]一种热适性形状记忆聚合物的形状记忆恢复方法

说明书

本发明公开了一种热适性形状记忆聚合物的形状记忆恢复方法，具体为，于玻璃化转变温度以上，将热适性形状记忆聚合物制备成记忆形状，然后加热保持，再降至室温，得到具有记忆形状的聚合物材料，完成热适性形状记忆聚合物的形状记忆；于玻璃化转变温度以上，将上述具有记忆形状的聚合物材料制备成临时形状，然后降至室温，得到具有临时形状的聚合物材料；将具有临时形状的聚合物材料加热至玻璃化转变温度以上，得到具有记忆形状的聚合物材料，完成热适性形状记忆聚合物的形状恢复。本发明适用于作为具有复杂三维立体原始形状的形状记忆聚合物使用，并实现了在加热刺激（高于玻璃化转变温度）条件下的自展开/自折叠功能，大大提高了形状记忆聚合物的适用范围。

本发明为发明名称为一种热适性形状记忆聚合物及其应用方法、申请日为2019年1月22日、申请号为201910060590X发明申请的分案申请，属于产品应用方法部分。

技术领域

本发明涉及一种形状记忆聚合物及其制备方法，特别涉及一种热适性形状记忆聚合物体系及其制备与应用方法，属于功能高分子材料技术领域。

背景技术

近年来，随着可展开航天器、变形机器人技术、智能包装设备、石油钻探自支撑紧固件等智能变形器件的飞速发展，迫切需要兼具高玻璃化转变温度（＞80℃）和高拉伸强度（＞30MPa）的自折叠/自展开为三维立体形状的智能变形结构材料。具有三维立体形状的结构件一般通过复杂的三维模具直接成型或者利用零部件进行机械装配。但是，这些传统方法成本大，费时费力。利用3D打印新技术也可以获得三维立体形状的结构件，但是该技术的局限性在于打印材料种类稀少和打印速度缓慢。因此，作为一种可以改变其初始形状而获得三维立体形状的智能可变形材料，热适性形状记忆聚合物受到越来越多的关注。

制备热适性形状记忆聚合物的关键是构建含有动态交换键的共价交联网络，而它取决于聚合物和动态交换键的类型。目前，热适性形状记忆聚合物的研究集中于交联聚氨酯、交联聚己内酯、交联聚酸酐、聚硫网络、交联苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、环氧基天然橡胶、交联聚丙烯酸酯、超分子网络以及环氧树脂等材料，然而，上述的热适性形状记忆聚合物的玻璃化转变温度普遍低于80℃，拉伸强度低于30MPa，难以满足太阳能驱动展开板、可变形承重机器人等尖端领域的应用需求。另一方面，应用到热适性形状记忆聚合物的动态交换反应包括酯交换反应、氨酯键交换反应、Diels-Alder（DA）反应、二硫键交换反应、二硒键交换反应、可逆TAD（1,2,4-triazoline-3,5-dione）反应等。其中，DA键、TAD键、二硫键和二硒键均存在热稳定性差的问题（DA键和TAD键在130℃以上会断开，二硫键/二硒键体系的初始热分解温度均低于270℃），而酯交换键和氨酯交换键往往需要额外添加催化剂。因此，寻求一种新型的动态交换反应并构建高耐热和高力学强度的新型热适性形状记忆聚合物是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种兼具高玻璃化转变温度和高拉伸强度的热适性形状记忆聚合物体系及其制备与应用方法。

本发明采用如下技术方案：

一种热适性形状记忆聚合物，所述热适性形状记忆聚合物的制备方法包括如下步骤：

（1）将环氧树脂与醇胺反应，得到含侧羟基的环氧低聚物；

（2）将二元胺与硅烷偶联剂反应，得到含烷氧端基的硅烷交联剂；

（3）将含侧羟基的环氧低聚物与含烷氧端基的硅烷交联剂反应，得到热适性形状记忆聚合物。

一种热适性形状记忆聚合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将环氧树脂与醇胺反应，得到含侧羟基的环氧低聚物；

（2）将二元胺与硅烷偶联剂反应，得到含烷氧端基的硅烷交联剂；

（3）将含侧羟基的环氧低聚物与含烷氧端基的硅烷交联剂反应，得到热适性形状记忆聚合物。