CN108359201A - 一种水热双响应形状记忆聚合物材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于精细化工技术领域，具体为一种水热双响应形状记忆聚合物材料的制备方法。本发明是在聚乙烯和聚乙烯醇熔融共混的过程中加入化学交联剂得到聚乙烯/聚乙烯醇共混材料，制备的聚合物材料具有良好的热响应和水响应形状记忆效果。本发明中报道的制备方法在传统的熔融加工技术基础上引入化学交联反应，不仅制备成本低，周期短而且可以实现稳定量产，环境友好，对多重响应形状记忆材料的发展应用有很重要的意义。

Description

一种水热双响应形状记忆聚合物材料的制备方法
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种水热双响应形状记忆聚合物材料的制备方法。
背景技术
多重响应形状记忆材料可以结合不同类型刺激因素的优势，在很多复杂环境的应用领域中具有很好的应用前景，其中水热双响应形状记忆材料近年来受到了研究者的关注。热响应形状记忆材料具有较高的固定率和回复率且响应速率快，而水响应形状记忆材料可以通过简单地浸入水中-干燥或者调节环境湿度即可实现形状的回复和固定，实施容易，在一些无法加热的领域有着独特的优势，结合二者的优点可以互相取长补短，可以实现形状记忆材料在更多领域如生物医药，智能器件等的应用。
目前已报道的工作通常是通过共聚或者溶液共混的方法实现在聚合物材料中同时引入具有热响应功能的组分(具有适当的熔融-结晶，玻璃化转变等热转变的聚合物)和水响应功能的组分(模量随着含水量变化的聚合物，如黏土，纤维素，或者水溶性聚合物)。然而，目前报道的这些方法通常涉及到大量溶剂的使用和后处理，不仅大大提升了生产成本，而且对环境产生很大威胁，因此并不适合工业上大规模生产，也限制了水热双响应聚合物的发展和应用。相比于溶液共混，熔融加工是聚合物材料常用的加工方法，具有简便快捷，可稳定大规模生产等优势。然而，通过熔融加工的方法制备水热双响应形状记忆材料目前还没有报道。这主要是收到了水响应组分加工上的限制。对于亲水性聚合物而言，其表面往往含有大量的极性基团，这些基团的存在导致分子链间存在较强的相互作用如氢键，从而导致聚合物的热加工窗口过窄，无法熔融加工。
在本发明中，我们发现，当同时加入聚乙烯和交联剂过氧化二异丙苯可以有效地提高水溶性聚合物聚乙烯醇的加工性能，且制备的复合材料具有良好的水热双响应形状记忆性能。聚乙烯可以是高密度聚乙烯，中密度聚乙烯，低密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯，聚乙烯醇可以选用不同醇解度和聚合度的聚乙烯醇。本发明中的方法选取常见的商用的聚合物材料为原料并采用传统的熔融加工方法，不仅操作简单，价格低廉，生产周期短而且也可稳定地大规模生产，在形状记忆聚合物材料的发展应用上具有很大意义。
发明内容
本发明的目的在于提出一种操作简单、制备周期短，可大规模生产的水热双响应形状记忆聚合物材料的制备方法。
本发明所提供的水热双响应形状记忆聚合物材料的制备方法，具体步骤如下：
在聚乙烯和聚乙烯醇熔融共混的过程中，加入化学交联剂，使聚乙烯与聚乙烯醇分子之间，聚乙烯分子相互之间，聚乙烯醇分子相互之间发生反应形成交联，得到水热双响应形状记忆聚合物材料；
所述聚乙烯醇和聚乙烯投料的质量比为95:5~5:95；
以聚乙烯和聚乙烯醇的总质量为100份计，交联剂用量为0.5-20份。
本发明中，所述聚乙烯是指以乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，包括高密度聚乙烯，中密度聚乙烯，低密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯。
本发明中，所述聚乙烯醇是以聚醋酸乙烯酯醇解得到的聚合物材料，包括不同醇解度和聚合度的聚乙烯醇。
本发明中，所述交联是利用任意化学交联剂使聚乙烯与聚乙烯醇分子之间，或聚乙烯分子相互之间，或聚乙烯醇分子相互之间发生反应形成交联的过程。
本发明中，所说的化学交联剂为氧化物类物质，如过氧化二异丙苯。
本发明中，所述熔融加工包括密炼、开炼、挤出等。
本发明制备的聚乙烯/聚乙烯醇复合材料，最终水响应性与原料中聚乙烯醇配含量有关，当原料中聚乙烯醇/聚乙烯的投料比高时，具有更好的亲水性和水响应性。
本发明中，制备得到的的复合材料具有很高的吸水速率以及饱和吸水量，具有很好的吸水性能，同时可以通过调节材料含水量调节其力学性能，具有很好的其水响应性，在吸水30 min前后模量可变化3个数量级。
本发明中，制备得到的复合材料具有较好的水响应形状记忆效果，通过将样品干燥-吸水或者改变环境湿度等简单的方式可以实现形状的固定和回复，且形状固定率和回复率均较高。同时该复合材料具有优异的热响应三重形状记忆效果，可通过热响应记忆三个不同的形状，形状的固定率和回复率均接近100%。
本发明方法所用的聚合物材料为常用的聚乙烯和聚乙烯醇，同时采取熔融加工的方式，生产成本低，制备周期短，可稳定大量生产。
本发明的方法，在制备过程中除加入化学交联剂，还可加入其它任何物质，如填料、抗氧剂、稳定剂、加工助剂、功能助剂或任何功能性添加剂(如四氧化三铁)等，降低材料的成本赋予材料某些特殊功能。
具体实施方式
根据本发明所述技术方案选取具体实施例进行说明如下。
实施例1
将40 g 聚乙烯醇1799，10 g高密度聚乙烯和2.5 g过氧化二异丙苯加入180 ℃密炼机在80 rpm转速下加工20 min，得到复合材料。该复合材料具有良好的热响应三重形状记忆效果及水响应形状记忆效果，形状回复率达到90%以上。
实施例2
将30 g 聚乙烯醇1799，20 g高密度聚乙烯和5 g过氧化二异丙苯加入200 ℃双螺杆挤出机在40 rpm转速下加工，得到复合材料。该复合材料具有良好的热响应三重形状记忆效果及水响应形状记忆效果，形状回复率达到90%以上。
实施例3
将47 g 聚乙烯醇2099，3 g低密度聚乙烯和2 g过氧化二异丙苯加入170 ℃密炼机在60 rpm转速下加工10 min，得到复合材料。该复合材料具有良好的吸水性，吸水速率快且饱和吸水量大，力学性能对水有很好的响应，在吸水30 min后模量下降2个数量级。
实施例4
将15 g 聚乙烯醇2499，35 g线性低密度聚乙烯和4 g过氧化二异丙苯加入200 ℃双螺杆在10 rpm转速下加工，得到复合材料。该复合材料具有良好的吸水性，吸水速率快且饱和吸水量大，力学性能对水有很好的响应，在吸水30 min后模量下降2个数量级。
实施例5
同实施例3，保持各组分用量不变，将低密度聚乙烯换成高密度聚乙烯，按照相同步骤制备的复合材料，在室温下60min形状回复率可达90%以上。
实施例6
同实施例1，将高密度聚乙烯换成低密度聚乙烯，按照相同步骤制备的复合材料，复合材料当循环测试20次以后依旧具有良好的水热双响应形状记忆效果。

Claims (4)

1.一种水热双响应形状记忆聚合物材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
在聚乙烯和聚乙烯醇熔融共混的过程中，加入化学交联剂，使聚乙烯与聚乙烯醇分子之间，聚乙烯分子相互之间，聚乙烯醇分子相互之间发生反应形成交联，得到水热双响应形状记忆聚合物材料；
所述聚乙烯醇和聚乙烯投料的质量比为95:5~5:95；
以聚乙烯和聚乙烯醇的总质量为100份计，交联剂的用量为0.5-20份。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯是指以乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，选自高密度聚乙烯，中密度聚乙烯，低密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇，是以聚醋酸乙烯酯醇解得到的聚合物材料，选自不同醇解度和聚合度的聚乙烯醇。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所说的化学交联剂为过氧化二异丙苯。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110591189A (zh) * 2019-08-26 2019-12-20 青岛科技大学 一种水热双重刺激响应形状记忆高分子材料及其制备方法
CN115558168A (zh) * 2022-09-22 2023-01-03 深圳大学 一种湿度驱动的形状记忆聚合物、制备方法及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102319486A (zh) * 2011-06-21 2012-01-18 四川大学 聚焦超声同步控制形状记忆载药聚合物的形状记忆及药物释放的方法
CN103102636A (zh) * 2013-02-19 2013-05-15 复旦大学 一种以热塑性弹性体为基体的形状记忆材料
CN106379011A (zh) * 2016-09-05 2017-02-08 四川大学 一种新型高分子基多层形状记忆材料的制备方法
KR20170044626A (ko) * 2017-04-17 2017-04-25 한국생산기술연구원 특정 등급의 pva 및 lldpe를 포함하는 가요성(街撓性) 수분 차단 기재, 이의 제조방법 및 용도

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102319486A (zh) * 2011-06-21 2012-01-18 四川大学 聚焦超声同步控制形状记忆载药聚合物的形状记忆及药物释放的方法
CN103102636A (zh) * 2013-02-19 2013-05-15 复旦大学 一种以热塑性弹性体为基体的形状记忆材料
CN106379011A (zh) * 2016-09-05 2017-02-08 四川大学 一种新型高分子基多层形状记忆材料的制备方法
KR20170044626A (ko) * 2017-04-17 2017-04-25 한국생산기술연구원 특정 등급의 pva 및 lldpe를 포함하는 가요성(街撓性) 수분 차단 기재, 이의 제조방법 및 용도

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HANAFI ISMAIL, ET AL.: "Processability and Miscibility of Linear Low-density Polyethylen", 《IRANIAN POLYMER JOURNAL》 *
RAZIF NORDIN, ET AL.: "Performance Improvement of (Linear Low-Density Polyethylene) /Poly(vinyl alcohol) Blends by In Situ Silane Crosslinking", 《J. VINYL ADDIT. TECHNOL.》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110591189A (zh) * 2019-08-26 2019-12-20 青岛科技大学 一种水热双重刺激响应形状记忆高分子材料及其制备方法
CN110591189B (zh) * 2019-08-26 2021-12-21 青岛科技大学 一种水热双重刺激响应形状记忆高分子材料及其制备方法
CN115558168A (zh) * 2022-09-22 2023-01-03 深圳大学 一种湿度驱动的形状记忆聚合物、制备方法及其应用
CN115558168B (zh) * 2022-09-22 2024-06-11 深圳大学 一种湿度驱动的形状记忆聚合物、制备方法及其应用

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