[发明专利]一种热致型形状记忆复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种热致型形状记忆复合材料及其制备方法。本发明提供的热致型形状记忆复合材料，包括：基体材料和填料；所述基体材料为聚合物和热塑性弹性体；所述聚合物为结晶聚合物和/或半结晶聚合物；所述填料选自纳米粒子和玻璃纤维中的一种或几种；所述填料与基体材料的质量比为1％～10％。本发明提供的上述复合材料，不仅能够提高形状记忆聚合物复合材料的强度，且保持甚至提升材料的形状记忆性能。

技术领域

本发明涉及有机材料领域，特别涉及一种热致型形状记忆复合材料及其制备方法。

背景技术

热致型形状记忆聚合物是一种刺激响应型聚合物，可以感知外界环境变化并产生响应，如在感知到外界温度变化而改变形状，是一种新兴材料。热致型形状记忆聚合物包括两部分，一部分是具有明确熔点或者玻璃化转变温度的开关相，用来固定材料的临时形状并确定整个材料的转变温度，一部分是永久相，永久相是用来决定材料的永久形状。形状记忆聚合物有两种，一种是高分子共聚物，具有软段和硬段的化学交联或物理交联网络，比如部分硫化的反式聚异戊二烯，含有聚己内酯链段的聚氨酯，经过过氧化物交联的聚己内酯等。这类材料的形状记忆机理清楚可以方便的对网络结构进行设计来优化工艺条件。但是这类材料的合成十分繁琐、成本高、技术要求高限制了其工业化。而另一种是高分子共混物，即采用不同的高分子聚合物搭配，具有制备简单、成本低优点，十分有利于工业化。

自20世纪60年代以来引起了科学家们广泛的兴趣。与形状记忆合金相比，热致型形状记忆聚合物具有密度低、形状回复率高、形变量大、可加工性能好以及成本低等优点，但是也有机械强度低、形状回复应力低等缺点。

为了克服这一缺点，通常采用填料对形状记忆聚合物进行增强，但是，填料虽使记忆材料的力学性能有所增强，但是通常会破坏材料的记忆性能，使力学性能和记忆性能难以兼顾。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热致型形状记忆复合材料及其制备方法。本发明提供的热致型形状记忆复合材料不仅提高材料的力学性能，而且还保持甚至提升形状记忆性能。

本发明提供了一种热致型形状记忆复合材料，包括：基体材料和填料；

所述基体材料为聚合物和热塑性弹性体；

所述聚合物为结晶聚合物和/或半结晶聚合物；

所述填料选自纳米粒子和玻璃纤维中的一种或几种；

所述填料与基体材料的质量比为1％～10％。

优选的，所述聚合物选自聚氯乙烯、聚己内酯和聚乳酸中的一种或几种；

所述热塑性弹性体选自杜仲胶、热塑性聚氨酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶和乙丙橡胶中的一种或几种。

优选的，所述聚合物在所述基体材料中的质量占比为5％～95％。

优选的，所述纳米粒子选自氧化锌、二氧化硅、笼型聚倍半硅氧烷、二氧化钛和氧化铝中的一种或几种。

优选的，所述笼型聚倍半硅氧烷具有式(Ⅰ)结构：

其中：

R₁～R₈各自独立的选自：乙烯基、烯丙基、环氧基或芳香基。

优选的，所述纳米粒子的粒径为1～3nm。

优选的，所述玻璃纤维的直径为900～1300nm，长度为1～5mm。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的热致型形状记忆复合材料的制备方法，包括：

a)将聚合物、热塑性弹性体和填料共混，得到共混物；