CN104059243B - 一种形状记忆聚苯乙烯泡沫及其制备方法 - Google Patents
一种形状记忆聚苯乙烯泡沫及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种形状记忆聚苯乙烯泡沫及其制备方法，本发明所制备的形状记忆聚苯乙烯泡沫的相对密度以及孔隙率分别为0.35和65％，在压缩率低于20％时的形状回复率在99％以上，在压缩率大于20％低于50％时的形状回复率在95％以上。制备方法的工艺步骤依顺序为：基体材料准备、致孔剂颗粒选择、致孔剂颗粒与液态形状记忆苯乙烯混合固化、致孔剂溶解。采用本发明所涉及的制备方法所制备的形状记忆聚苯乙烯泡沫具有泡孔分布均匀，大小一致，通过改变致孔剂颗粒的粒径大小从而可以实现孔隙率的可控性，是一种制备形状记忆聚苯乙烯泡沫的良好方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种形状记忆聚苯乙烯泡沫及其制备方法。
背景技术
形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer，SMP)正是目前兴起的新型智能材料，泡沫材料也优点突出的结构型材料。所以以形状记忆聚合物材料为基体的形状记忆聚合物泡沫的研制是非常有意义的。形状记忆聚合物是新型智能材料中的一类，通过不同的外界刺激条件如紫外光照射、温度场变化，电磁场变化等，能够使其发生预先设计的相应，从临时形状到原始形状的变化。形状记忆聚苯乙烯也是形状记忆聚合物中的一种。形状记忆聚苯乙烯泡沫(Polystyrene Shape Memory Polymer Foam)具有低密度、高压缩率的特点。并且形状记忆效应使得它们有着十分广泛的应用潜力。形状记忆聚苯乙烯泡沫目前主要提到的应用领域是在航空航天领域，相比于传统的固态形状记忆聚合物其拥有优秀的轻质性能。主要的应用项目可以是航天飞行器中的高压缩率的收缩结构。其他的应用包括空间可展开支撑结构。具有更大的表面面积和高压缩率的形状记忆聚合物泡沫也可以应用在生物医学中的植入装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种形状记忆聚苯乙烯泡沫及其制备方法；通过本发明所提供的制备方法可以通过改变致孔剂颗粒的粒径大小从而可以实现孔隙率的可控性，所制备的形状记忆聚苯乙烯泡沫具有泡孔尺寸与形状均一，并且分布均匀的特点。在不同的压缩条件下均具有高回复率、高压缩率的特点。
本发明采用如下技术：一种形状记忆聚苯乙烯泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按液态形状记忆苯乙烯与氯化钠质量比为1∶5的比例，将液态形状记忆苯乙烯与一定平均粒径的氯化钠颗粒搅拌混合，混合后静止放置，使氯化钠颗粒自然堆积于容器底部，保证颗粒间隙充满液态形状记忆苯乙烯；
步骤二：将步骤一所得到的液态形状记忆苯乙烯与氯化钠颗粒共混溶液进行固化24小时，温度为75℃；
步骤三：将形状记忆聚苯乙烯与氯化钠颗粒的共混固体表面进行打磨，去除 纯形状记忆聚苯乙烯表皮；
步骤四：将打磨后的形状记忆聚苯乙烯与氯化钠颗粒的共混固体放入75℃蒸馏水进行浸泡，溶解氯化钠颗粒后即得到形状记忆聚苯乙烯泡沫。
本发明还具有如下技术特征：
1、如上所述的氯化钠颗粒平均粒径为1mm。
2、根据如上所述的方法制得的一种形状记忆聚苯乙烯泡沫材料。
3、如上所述的一种形状记忆聚苯乙烯泡沫材料，其相对密度为0.35，孔隙率分别为65％，在常温下压缩率高于50％，在玻璃化转变温度73℃以上时压缩率高于70％，在压缩率低于20％时的形状回复率在99％以上，在压缩率大于20％低于50％时的形状回复率在95％以上。
4、如上所述的一种形状记忆聚苯乙烯泡沫材料作为航天飞行器中的高压缩率的收缩结构的应用。
本发明的有益效果：本发明所涉及的形状记忆聚苯乙烯是一种性能优良的形状记忆聚合物，以其为基体制备的形状记忆聚苯乙烯泡沫具有泡孔尺寸与形状均一，并且分布均匀的特点。在不同的压缩条件下均具有高回复率、高压缩率的特点。并且通过本发明所设计的制备方法可以通过改变致孔剂颗粒的粒径大小从而可以实现孔隙率的可控性，并且制备过程简单，可操作性强，有助于形状记忆聚苯乙烯泡沫在我国航空航天、汽车零部件等诸多领域的应用。
具体实施方式
下面的举例使本专业技术人员更全面地理解本发明：
本实施例中的形状记忆苯乙烯材料取自2011年公开的哈尔滨工业大学博士论文：《苯乙烯形状记忆聚合物及其光、磁驱动特性的研究》作者：张大伟。
实施例1
步骤一.按液态形状记忆苯乙烯与氯化钠质量比为1∶5的比例，将液态形状记忆苯乙烯缓慢倒入容器中，与平均粒径为1mm的氯化钠颗粒搅拌混合，混合后静止放置与真空干燥炉中，在常温下抽真空后排除共混液体中的残余气泡。使氯化钠颗粒自然堆积于容器底部，保证颗粒间隙充满液态形状记忆苯乙烯。
步骤二.将步骤一所得到的液态形状记忆苯乙烯与氯化钠颗粒共混溶液放置于电热鼓风干燥箱之中进行固化，温度条件为75℃，固化时间为24小时。
步骤三.将形状记忆聚苯乙烯与氯化钠颗粒的共混固体表面进行打磨，去除纯形状记忆聚苯乙烯表皮。使得最外一层的氯化钠颗粒能够均匀露出，保证之后的溶解步骤能够顺利进行。
步骤四.将打磨后的形状记忆聚苯乙烯与氯化钠颗粒的共混固体放入75℃蒸馏水进行浸泡，浸泡过程中对蒸馏水进行搅拌，加快氯化钠颗粒的溶解速度。溶解氯化钠颗粒后即得到本发明的形状记忆聚苯乙烯泡沫。
制备得到的形状记忆聚苯乙烯泡沫的相对密度为0.35，孔隙率分别为65％，在常温下压缩率高于50％，在玻璃化转变温度73℃以上时压缩率高于70％，在压缩率低于20％时的形状回复率在99％以上，在压缩率大于20％低于50％时的形状回复率在95％以上。
Claims (3)
1.一种形状记忆聚苯乙烯泡沫材料，采用如下步骤制备方法得出：
步骤一：按液态形状记忆苯乙烯与氯化钠质量比为1∶5的比例，将液态形状记忆苯乙烯与一定平均粒径的氯化钠颗粒搅拌混合，混合后静止放置，使氯化钠颗粒自然堆积于容器底部，保证颗粒间隙充满液态形状记忆苯乙烯；
步骤二：将步骤一所得到的液态形状记忆苯乙烯与氯化钠颗粒共混溶液进行固化24小时，温度为75℃；
步骤三：将形状记忆聚苯乙烯与氯化钠颗粒的共混固体表面进行打磨，去除纯形状记忆聚苯乙烯表皮；
步骤四：将打磨后的形状记忆聚苯乙烯与氯化钠颗粒的共混固体放入75℃蒸馏水进行浸泡，溶解氯化钠颗粒后即得到形状记忆聚苯乙烯泡沫；
其特征在于，其相对密度为0.35，孔隙率为65％，在常温下压缩率高于50％，在玻璃化转变温度73℃以上时压缩率高于70％，在压缩率低于20％时的形状回复率在99％以上，在压缩率大于20％低于50％时的形状回复率在95％以上。
2.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚苯乙烯泡沫材料，其特征在于：所述的氯化钠颗粒平均粒径为1mm。
3.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚苯乙烯泡沫材料作为航天飞行器中的高压缩率的收缩结构的应用。
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