CN105968788B - 一种压敏形状记忆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种压敏形状记忆材料及其制备方法，以聚氨酯海绵为形状记忆材料的弹性相，PU海绵内壁附着的石蜡与硬脂酸混合物为可变相组成所述压敏形状记忆材料，制备方法包括如下步骤：（1）将聚氨酯海绵按需求裁剪成合适尺寸，在110℃的烘箱中预热1小时；（2）将烘箱中的海绵取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，压缩至原长的30%‑70%，待石油醚挥发后，即得到压敏形状记忆型材料。本发明的多孔压敏形状记忆型材料，与以往的形状记忆材料相比制备工艺简单，反应条件温和，原料价格便宜，易于工业化生产，该材料在形状记忆领域有广泛应用前景。

Description

一种压敏形状记忆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于形状记忆材料领域，是一种新型智能材料，具体的涉及一种多孔压敏形状记忆材料及其制备方法。
背景技术
形状记忆高分子材料是一类新型的功能高分子材料，依据其实现记忆功能的条件不同，可分为热致响应型、光致响应型、酸碱响应型、磁响应型等不同类型。形状记忆高分子制品的加工一般包括从初始形态在某种条件下（如，热、光、磁等）变形为临时形态；再由临时形态在变形条件下回复初始形态。
具有形状记忆功能的高分子材料可以是单一组分的聚合物，也可以是软化温度不同、相溶性良好的两种组分的嵌段或接枝共聚物或共混物。其中，压敏记忆型材料是集感知和驱动于一体的形状记忆功能材料，备受人们瞩目。广泛应用于人造卫星天线、机器人、自动控制系统、医疗设备、运输过程中物体的受力检测、压力传感元件和安全示警元件的组成等方面。但是目前所用的压敏记忆型材料制作大多存在着工艺复杂，前期资金投入大，时间周期长，原材料不易获取等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种多孔压敏形状记忆型材料。该压敏记忆材料是向海绵中加入特定混合液，成本低，制作工艺简单，原材料易获取，易于工业化生产。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种压敏形状记忆材料，以聚氨酯海绵为形状记忆材料的弹性相，PU海绵内壁附着的石蜡与硬脂酸混合物为可变相组成所述压敏形状记忆材料。
优选的：石蜡与硬脂酸混合物的制备过程包括以下步骤：
（1）按质量配比称取石蜡、石油醚、硬脂酸，所述质量为石蜡1份，石油醚2～4份，硬脂酸0.1～0.5份；
（2）将称取的石蜡放入烧杯中置于恒温水浴锅中融化；
（3）待石蜡融化完全，向烧杯中加入称取好的硬脂酸使其完全融化，并搅拌均匀；
（4）将石油醚放入另一个烧杯中置于恒温水浴锅预热，然后再将石油醚倒进含有硬脂酸和石蜡的烧杯中搅拌至均匀混合，即得混合液；
（5）待石油醚挥发后，即得石蜡与硬脂酸混合物。
优选的：石蜡为熔点为58～60℃的切片石蜡。
优选的：硬脂酸为熔点为67～70℃的硬脂酸。
优选的：石油醚为稀释剂，并且为熔点为60～90℃的石油醚。
一种压敏形状记忆材料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
（1）将聚氨酯海绵按需求裁剪成合适尺寸，在110℃的烘箱中预热1小时；
（2）将烘箱中的海绵取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，压缩至原长的30%-70%，待石油醚挥发后，即得到压敏形状记忆型材料。
本发明的有益效果是：本发明以商业化聚氨酯（PU）海绵为支撑材料，加以石蜡、稀释剂即石油醚、硬脂酸一定配比组成的混合液制备出具有形状记忆的材料。本发明利用聚氨酯（PU）海绵，原料便宜且利于商业化的生产，该材料的主要特征：孔隙结构发达，孔隙孔径连续，具有良好的吸附能力，硬脂酸对石蜡强度有明显增强作用，石油醚是良好的石蜡稀释剂，有易获取，成本低，在石蜡凝聚过程中易挥发等特点。
PU海绵构成状记忆型材料的弹性相；石蜡与硬脂酸构成压敏可变相，利用孔海绵吸附石蜡与硬脂酸的石油醚溶液，将吸附有混合溶液的海绵压缩并维持压缩状态，待石油醚挥发后，石蜡与硬脂酸会附着于多孔海绵的内部空间，形成压敏形状记忆材料，当其受到外界压力时，压缩的PU海绵会自动回复到海绵未被压缩前的状态。
本发明的多孔压敏形状记忆型材料，与以往的形状记忆材料相比制备工艺简单，反应条件温和，原料价格便宜，易于工业化生产，该材料在形状记忆领域有广泛应用前景。
本发明采用了PU海绵构成状记忆型材料的弹性相；石蜡与硬脂酸构成压敏可变相。石油醚是良好的可变相的稀释剂，并且石蜡、石油醚、硬脂酸与PU海绵易获取，成本低，可回收利用。
附图说明
图1 是本发明压缩形变图。
图2 是本发明形状回复率随压缩次数示意图。
图3 是混合液硬度随硬脂酸浓度变化图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1-3所示，本发明是一种压敏形状记忆材料，以聚氨酯海绵为形状记忆材料的弹性相，PU海绵内壁附着的石蜡与硬脂酸混合物为可变相组成所述压敏形状记忆材料。
所述石蜡与硬脂酸混合物的制备过程包括以下步骤：
（1）按质量配比称取石蜡、石油醚、硬脂酸，所述质量为石蜡1份，石油醚2～4份，硬脂酸0.1～0.5份；
（2）将称取的石蜡放入烧杯中置于恒温水浴锅中融化；
（3）待石蜡融化完全，向烧杯中加入称取好的硬脂酸使其完全融化，并搅拌均匀；
（4）将石油醚放入另一个烧杯中置于恒温水浴锅预热，然后再将石油醚倒进含有硬脂酸和石蜡的烧杯中搅拌至均匀混合，即得混合液；
（5）待石油醚挥发后，即得石蜡与硬脂酸混合物。
其中：所述石蜡为熔点为58～60℃的切片石蜡；所述硬脂酸为熔点为67～70℃的、酸值为193.0～199.0（KOHmg/g）的硬脂酸；所述石油醚为稀释剂，并且为熔点为60～90℃的石油醚。
一种压敏形状记忆材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将聚氨酯海绵按需求裁剪成合适尺寸，在110℃的烘箱中预热1小时；
（2）将烘箱中的海绵取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，压缩至原长的30%-70%，待石油醚挥发后，即得到压敏形状记忆型材料。
实施例一
所述石蜡与硬脂酸混合液的制备过程包括以下步骤：
（1）按质量配比称取石蜡、石油醚、硬脂酸，所述质量为石蜡1份，石油醚3份，硬脂酸0.4份；
（2）将称取的石蜡放入烧杯中置于恒温水浴锅中融化；
（3）待石蜡融化完全，向烧杯中加入称取好的硬脂酸使其完全融化，并搅拌均匀；
（4）将石油醚放入另一个烧杯中置于恒温水浴锅预热，然后再将石油醚倒进含有硬脂酸和石蜡的烧杯中搅拌至均匀混合，即得混合液；
一种压敏形状记忆型材料的制备过程包括以下步骤：
1）将PU多孔海绵裁剪成30mm*50mm*90mm的长方体，在110℃的烘箱中预热1小时；
2）将烘箱中的海绵取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，压缩至原长60%，待石油醚挥发后，即得到压敏形状记忆型材料。
实施例二
所述石蜡与硬脂酸混合液的制备过程包括以下步骤：
（1）按质量配比称取石蜡、石油醚、硬脂酸，所述质量为石蜡1份，石油醚3.5份，硬脂酸0.4份；
（2）将称取的石蜡放入烧杯中置于恒温水浴锅中融化；
（3）待石蜡融化完全，向烧杯中加入称取好的硬脂酸使其完全融化，并搅拌均匀；
（4）将石油醚放入另一个烧杯中置于恒温水浴锅预热，然后再将石油醚倒进含有硬脂酸和石蜡的烧杯中搅拌至均匀混合，即得混合液；
一种压敏形状记忆型材料的制备过程包括以下步骤：
1）将PU多孔海绵裁剪成30mm*50mm*90mm的长方体，在110℃的烘箱中预热1小时；
2）将烘箱中的海绵取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，压缩至原长50%，待石油醚挥发后，即得到压敏形状记忆型材料。
实施例三
所述石蜡与硬脂酸混合液的制备过程包括以下步骤：
（1）按质量配比称取石蜡、石油醚、硬脂酸，所述质量为石蜡1份，石油醚4份，硬脂酸0.4份；
（2）将称取的石蜡放入烧杯中置于恒温水浴锅中融化；
（3）待石蜡融化完全，向烧杯中加入称取好的硬脂酸使其完全融化，并搅拌均匀；
（4）将石油醚放入另一个烧杯中置于恒温水浴锅预热，然后再将石油醚倒进含有硬脂酸和石蜡的烧杯中搅拌至均匀混合，即得混合液；
一种压敏形状记忆型材料的制备过程包括以下步骤：
1）将PU多孔海绵裁剪成30mm*50mm*90mm的长方体，在110℃的烘箱中预热1小时；
2）将烘箱中的海绵取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，压缩至原长70%，待石油醚挥发后，即得到压敏形状记忆型材料。
本发明提供了一种压敏型形状记忆材料及其制备方法，所涉及的材料由聚氨酯（PU)海绵、石蜡、硬脂酸等组成，其中，PU海绵构成状记忆型材料的弹性相；石蜡与硬脂酸的混合物构成可变相，利用多孔海绵吸附石蜡与硬脂酸的石油醚溶液，将吸附有混合溶液的海绵压缩并维持压缩状态，待石油醚挥发后，石蜡与硬脂酸的混合物会附着于多孔海绵的内部空间，形成压敏形状记忆材料。当其受到外界压力时，压缩的PU海绵会自动回复到海绵未被压缩前的状态。本发明制备的压敏形状记忆材料，可作为压力传感元件用于监测物体运输过程中受力情况（如物体侧翻，颠簸，翻滚等），以及其他类似的应用场合。本发明制备工艺简单，反应条件温和，原料价格便宜，易于工业化生产。

Claims (5)

1.一种压敏形状记忆材料，其特征在于：以聚氨酯海绵为形状记忆材料的弹性相，PU海绵内壁附着的石蜡与硬脂酸混合物为可变相组成所述压敏形状记忆材料，其中所述石蜡与硬脂酸混合物的制备过程包括以下步骤：
（1）按质量配比称取石蜡、石油醚、硬脂酸，所述质量为石蜡1份，石油醚2～4份，硬脂酸0.1～0.5份；
（2）将称取的石蜡放入烧杯中置于恒温水浴锅中融化；
（3）待石蜡融化完全，向烧杯中加入称取好的硬脂酸使其完全融化，并搅拌均匀；
（4）将石油醚放入另一个烧杯中置于恒温水浴锅预热，然后再将石油醚倒进含有硬脂酸和石蜡的烧杯中搅拌至均匀混合，即得混合液；
（5）待石油醚挥发后，即得石蜡与硬脂酸混合物。
2.根据权利要求1所述一种压敏形状记忆材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
（1）将聚氨酯海绵按需求裁剪成合适尺寸，在110℃的烘箱中预热1小时；
（2）将烘箱中的海绵取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，压缩至原长的30%-70%，待石油醚挥发后，即得到压敏形状记忆材料。
3.根据权利要求1所述一种压敏形状记忆材料，其特征在于：所述石蜡是熔点为58～60℃的切片石蜡。
4.根据权利要求1所述一种压敏形状记忆材料，其特征在于：所述硬脂酸为熔点为67～70℃的硬脂酸。
5.根据权利要求1所述一种压敏形状记忆材料，其特征在于：所述石油醚为稀释剂，并且为熔点为60～90℃的石油醚。
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