CN106589738A - 一种快速自修复形状记忆高分子材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于记忆材料技术领域，具体公开一种快速自修复形状记忆高分子材料，由以下重量份原料组成：反式‑1,4‑聚异戊二烯橡胶2‑4份、石油醚3‑5份、表面活性剂1‑5份、正丁醇0.1‑0.5份、乙酸1‑3份、硬脂酸钠0.1‑1.5份、聚降冰片烯20‑60份、苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物20‑30份、聚己内酯10‑15份、聚乙烯蜡10‑30份、2,5‑二甲基‑2,5‑双（叔丁基过氧基）己烷0.1‑1份、马来酸酐0.5‑3.5份、硅烷偶联剂KH‑602 1‑5份、氧化锌0.4‑1.0份、氧氮化硅4‑10份、环氧大豆油0.4‑0.6份。本发明还提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料的制备方法。本发明提供的形状记忆高分子材料自修复能力强、恢复速率快，具有优良的热稳定性。

Description

一种快速自修复形状记忆高分子材料
技术领域
本发明属于记忆材料技术领域，具体地说是涉及一种快速自修复形状记忆高分子材料。
背景技术
形状记忆高分子（Shape Memory Polymer）SMP材料是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件（如热、电、光、化学感应等）的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。形状记忆高分子材料根据其形状回复原理可分为：热感应SMP，电致感应型SMP，光致感应型SMP，化学感应型SMP。形状记忆高分子材料近年来吸引了许多研究者的目光, 广泛应用于军事、医疗、电子、包装、纺织等领域。因其优异的加工性能、良好的回复性、多变的力学和物理性能等优势迅速地发展起来。
但是，目前的形状记忆高分子材料存在恢复速率慢，热稳定性差的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种快速自修复形状记忆高分子材料，由以下重量份原料组成：反式-1,4-聚异戊二烯橡胶2-4份、石油醚3-5份、表面活性剂1-5份、正丁醇0.1-0.5份、乙酸1-3份、硬脂酸钠0.1-1.5份、聚降冰片烯20-60份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物20-30份、聚己内酯10-15份、聚乙烯蜡10-30份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.1-1份、马来酸酐0.5-3.5份、硅烷偶联剂KH-602 1-5份、氧化锌0.4-1.0份、氧氮化硅4-10份、环氧大豆油0.4-0.6份。
优选地，在本发明地较佳实施例中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基氨基丙酸钠盐中的任一种。
优选地，在本发明地较佳实施例中，所述氧化锌为纳米氧化锌。纳米氧化锌地加入可延长高分子材料使用寿命，并能起到一定的抗菌作用。
另外，本发明还提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料制备方法，包括以下步骤：
（1）将所述硬脂酸钠加热熔化，并加入预热后的所述石油醚中，用磁力搅拌机在70-80℃水浴搅拌，使其混合均匀，得混合液；
（2）将所述反式-1,4-聚异戊二烯橡胶加入所述混合液中，并加入所述表面活性剂、所述正丁醇和所述乙酸，超声分散20-30min，振荡形成粘稠状液体 ；
（3）将所述粘稠状液体和其余原料混合均匀，并将所述混合物放入真空烘箱中去除混合物中的气泡；
（4）将排除气泡后的所述混合物加入密练机中，在密炼机中共混，共混温度为150-180℃，密炼5-15min；
（5）密炼后进行粉碎造粒，再于150-160℃温度下在挤出机上挤出成型，并在60℃下固化 4-6小时，在水中冷却定型即为成品。
优选地，在本发明的较佳实施例中，步骤（3）所述真空烘箱中真空度为10-100Pa。
本发明的有益效果：本发明提供的形状记忆高分子材料自修复能力强、恢复速率快，具有优良的热稳定性。随着回复次数地增加，该发明制得的产品形状记忆力不变，且可反复利用。纳米氧化锌地加入可延长高分子材料使用寿命，并能起到一定的抗菌作用。优良的力学性能使其能广泛用于军事、医疗、电子、包装、纺织等领域。少量反式-1,4-聚异戊二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物分子链间的纠缠作用和在高温下的蠕动使这种形状记忆材料具有多次快速自修复性能，聚降冰片烯、聚己内酯的加入，不仅能提高材料的抗热震性，还能够改善材料的低温冲击性能；环氧大豆油为无毒增塑剂，与氧氮化硅相配合使用，不仅提升了材料的弹性和热稳定性，还提高了材料的耐磨性和耐疲劳性、抗老化性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
本发明的实施例1提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料，由以下重量份原料组成：反式-1,4-聚异戊二烯橡胶2份、石油醚3份、十二烷基苯磺酸钠1份、正丁醇0.1份、乙酸1份、硬脂酸钠0.1份、聚降冰片烯20份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物20份、聚己内酯10份、聚乙烯蜡10份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.1份、马来酸酐0.5份、硅烷偶联剂KH-602 1份、纳米氧化锌0.4份、氧氮化硅4份、环氧大豆油0.4份。
本实施例提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料制备方法，包括以下步骤：
（1）将硬脂酸钠加热熔化，并加入预热后的石油醚中，用磁力搅拌机在70℃水浴搅拌，使其混合均匀，得混合液；
（2）将反式-1,4-聚异戊二烯橡胶加入混合液中，并加入十二烷基苯磺酸钠、正丁醇和乙酸，超声分散20min，振荡形成粘稠状液体 ；
（3）将粘稠状液体和其余原料混合均匀，并将混合物放入真空度为10Pa的真空烘箱中去除混合物中的气泡；
（4）将排除气泡后的混合物加入密练机中，在密炼机中共混，共混温度为150℃，密炼5min；
（5）密炼后进行粉碎造粒，再于150℃温度下在挤出机上挤出成型，并在60℃下固化 4小时，在水中冷却定型即为成品。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料，由以下重量份原料组成：反式-1,4-聚异戊二烯橡胶4份、石油醚5份、十六烷基三甲基溴化铵5份、正丁醇0.5份、乙酸3份、硬脂酸钠1.5份、聚降冰片烯60份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物30份、聚己内酯15份、聚乙烯蜡30份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷1份、马来酸酐3.5份、硅烷偶联剂KH-602 5份、纳米氧化锌1.0份、氧氮化硅10份、环氧大豆油0.6份。
本实施例提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料制备方法，包括以下步骤：
（1）将硬脂酸钠加热熔化，并加入预热后的石油醚中，用磁力搅拌机在80℃水浴搅拌，使其混合均匀，得混合液；
（2）将反式-1,4-聚异戊二烯橡胶加入混合液中，并加入十六烷基三甲基溴化铵、正丁醇和乙酸，超声分散30min，振荡形成粘稠状液体 ；
（3）将粘稠状液体和其余原料混合均匀，并将混合物放入真空度为100Pa的真空烘箱中去除混合物中的气泡；
（4）将排除气泡后的混合物加入密练机中，在密炼机中共混，共混温度为180℃，密炼15min；
（5）密炼后进行粉碎造粒，再于160℃温度下在挤出机上挤出成型，并在60℃下固化 6小时，在水中冷却定型即为成品。
实施例3：
本发明的实施例3提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料，由以下重量份原料组成：反式-1,4-聚异戊二烯橡胶3份、石油醚4份、十二烷基氨基丙酸钠盐3份、正丁醇0.3份、乙酸2份、硬脂酸钠0.8份、聚降冰片烯40份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物25份、聚己内酯12份、聚乙烯蜡20份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.5份、马来酸酐2份、硅烷偶联剂KH-602 3份、纳米氧化锌0.7份、氧氮化硅7份、环氧大豆油0.5份。
另外，本实施例还提供了一种快速自修复形状记忆高分子材料制备方法，包括以下步骤：
（1）将硬脂酸钠加热熔化，并加入预热后的石油醚中，用磁力搅拌机在75℃水浴搅拌，使其混合均匀，得混合液；
（2）将反式-1,4-聚异戊二烯橡胶加入混合液中，并加入十六烷基三甲基溴化铵、正丁醇和乙酸，超声分散25min，振荡形成粘稠状液体 ；
（3）将粘稠状液体和其余原料混合均匀，并将混合物放入真空度为55MPa的真空烘箱中去除混合物中的气泡；
（4）将排除气泡后的混合物加入密练机中，在密炼机中共混，共混温度为165℃，密炼10min；
（5）密炼后进行粉碎造粒，再于155℃温度下在挤出机上挤出成型，并在60℃下固化 5小时，在水中冷却定型即为成品。
对实施例1-3制得的成品进行测试，测试结果如表1所示：
表1
实施例1-3制得的快速自修复形状记忆高分子材料的形状回复率在80-90%，固定率为80-90%，拉伸强度为15-20MPa,回复时间为1-2s。

Claims (5)

1.一种快速自修复形状记忆高分子材料，其特征在于，由以下重量份原料组成：反式-1,4-聚异戊二烯橡胶2-4份、石油醚3-5份、表面活性剂1-5份、正丁醇0.1-0.5份、乙酸1-3份、硬脂酸钠0.1-1.5份、聚降冰片烯20-60份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物20-30份、聚己内酯10-15份、聚乙烯蜡10-30份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.1-1份、马来酸酐0.5-3.5份、硅烷偶联剂KH-602 1-5份、氧化锌0.4-1.0份、氧氮化硅4-10份、环氧大豆油0.4-0.6份。
2.根据权利要求1所述的快速自修复形状记忆高分子材料，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基氨基丙酸钠盐中的任一种。
3.根据权利要求1所述的快速自修复形状记忆高分子材料，其特征在于：所述氧化锌为纳米氧化锌。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的快速自修复形状记忆高分子材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将所述硬脂酸钠加热熔化，并加入预热后的所述石油醚中，用磁力搅拌机在70-80℃水浴搅拌，使其混合均匀，得混合液；
（2）将所述反式-1,4-聚异戊二烯橡胶加入所述混合液中，并加入所述表面活性剂、所述正丁醇和所述乙酸，超声分散20-30min，振荡形成粘稠状液体；
（3）将所述粘稠状液体和其余原料混合均匀，并将所述混合物放入真空烘箱中去除混合物中的气泡；
（4）将排除气泡后的所述混合物加入密练机中，在密炼机中共混，共混温度为150-180℃，密炼5-15min；
（5）密炼后进行粉碎造粒，再于150-160℃温度下在挤出机上挤出成型，并在60℃下固化 4-6小时，在水中冷却定型即为成品。
5.根据权利要求1所述的快速自修复形状记忆高分子材料制备方法，其特征在于：步骤（3）所述真空烘箱中真空度为10-100Pa。
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