CN108424649A - 具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能材料制造及应用领域，涉及一种具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料及其制备方法和用途。其成分包含10‑95重量份的弹性形状记忆聚合物材料和5‑90重量份的剪切增稠材料；弹性形状记忆聚合物材料与剪切增稠材料通过共混或复合方式结合为一个整体；所述弹性形状记忆聚合物材料能够使结合后的材料具备弹性及热驱动形状记忆特性；所述剪切增稠材料能够使结合后的材料具备剪切增稠特性。本发明通过将剪切增稠材料与形状记忆聚合物材料结合，使材料可以通过加温变形而适应不同的结构形状，提高了其适用范围，同时也可以提供优异的防冲击、抗碰撞性能。
Description
技术领域
本发明属于智能材料制造及应用领域，涉及一种具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料及其制备方法和用途。
背景技术
剪切增稠，也被称为流胀性，是指材料的体系粘度随着剪切速率或剪切应力的增加而增加的非牛顿流体行为。剪切增稠材料，指具有剪切增稠性质的材料。此种材料在缓慢的应力加载中，表现出非常松弛柔软的状态，极易变形。但是当遭到瞬间剧烈的外力加载时，材料的分子间立刻互相锁定，硬度增加从而提高了其抵抗瞬时外力的能力。目前市场上很典型的剪切增稠材料为D3O材料，是由英国工程师查德·帕尔默发明的，静止状态下是类似于橡皮泥的固体，可随意变形，但是一旦受到瞬间冲击（拉伸、压缩、剪切等不同的外力均可），D30可迅速收紧变硬从而消化外力，形成一层防护层。当外力消失后，材料会恢复到它最初的松弛柔软状态。其主要的应用方向是为人体（体育、军用、警用等）提供抗冲击碰撞的保护措施，从而减少受伤的可能性或者降低受伤的严重性。
形状记忆聚合物作为一类智能材料，具有在一定外界刺激的作用下从临时形状回复到其原始形状的功能。这种外界刺激包括热、光、电、磁、溶剂等，其中以热致形状记忆聚合物的研究和应用最为广泛。使热致形状记忆聚合物回复初始形状的刺激为热，即温度。一般来讲，在热致形状记忆性的制备过程中，一般是首先把聚合物加热到其可逆相的转变温度（T trans）以上使材料软化，并施加外力使其变形；然后维持外力作用下冷却至转变温度T trans以下（通常为室温），在撤去外力后变形仍然维持，此时的形状称为临时形状。当温度再次升高到T trans以上，材料又回复到原始形状。注意到，在固定临时形状的时候，一般需要升高到可逆相转变温度T trans以上施加外力使其变形。
目前，剪切增稠材料虽然已经被成熟的应用于人体防撞防冲击的市场，但是其问题依然存在。最典型的就是英国的D3O和我国西安理工大学李峰教授及其科研团队研制的P4U材料。两种材料极为类似，其静止状态下极为柔软松弛，极易被变形，故无法固定住形状贴合，比如人体的形状。但是如果剪切增稠材料可以与弹性形状记忆材料相结合，从而具有固定住临时形状的能力，其贴合性将会更优秀，穿戴舒适度也会上升。更重要的是，通过加热或其他激励方式（比如光照），其可以回复到初始的形状，从而提供了反复穿戴，甚至不同个体之间的形状匹配的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种剪切增稠性能的热驱动形状记忆材料，使其在具备剪切增稠性能的同时，具有较好的弹性，并具有形状记忆性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料，其成分包含10-95重量份的弹性形状记忆聚合物材料和5-90重量份的剪切增稠材料；弹性形状记忆聚合物材料与剪切增稠材料通过共混或复合方式结合为一个整体；所述弹性形状记忆聚合物材料能够使结合后的材料具备弹性及热驱动形状记忆特性；所述剪切增稠材料能够使结合后的材料具备剪切增稠特性。
所述共混方式包括高温熔融共混、溶液共混再挥发及溶液渗透再挥发等方式。
优选的，该具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料在准静态下的弹性模量范围为0.01-100 MPa，剪切模量范围为0.01-10 MPa；在遭受冲击碰撞时，弹性模量范围为0.1-100GPa，剪切模量范围为0.01-10 GPa。
优选的，所述弹性形状记忆聚合物为发泡或非发泡的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、热塑性聚氨酯（TPU）、聚氨酯（PU）、热塑性橡胶（TPR）、丁苯橡胶（SBS）、三元乙丙橡胶（EPDM）等具有橡胶一样优异弹性的材料，及有机硅胶及橡胶类的弹性形状记忆材料（如专利:一种具有橡胶状弹性的形状记忆聚合物， ZL2010 1 0525953.1授权公告号 CN101985518 B授权公告日 2012.08.15；具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料及其制备方法授权公告号 CN 102199353 B授权公告日 2013.01.23；室温塑形形状记忆材料，申请号201710060064.4等）中的一种或多种组合。
优选的，所述剪切增稠材料为D3O或P4U，或者为包含D3O或P4U的共混材料。
本发明的具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料的制备，可以采用以下几种方法之一：
（1）弹性形状记忆聚合物与剪切增稠材料高温均匀混合再冷却硬化即得目标材料；
（2）将形状记忆聚合物和剪切增稠材料溶于同种溶剂或不同溶剂中（比如，丙酮、异丙醇等），随后将其共混，硬化后即得目标材料；
（3）将块状，颗粒状或片状剪切增稠材料埋入弹性形状记忆聚合物材料中，即得到目标材料；
（4）将溶于溶剂中的剪切增稠材料，渗透进入弹性形状记忆聚合物泡沫中，待其硬化后，即得目标材料；
（5）将剪切增稠材料溶于溶剂中再和混有发泡剂的弹性形状记忆聚合物混合后发泡，待溶剂挥发，即得目标材料；
上述方法中的溶剂可选择丙酮、异丙醇、乙醇等溶剂中能够溶解相应的剪切增稠材料或者形状记忆聚合物材料的溶剂。
上述方法中硬化的方法可以采用冷却结晶硬化，或者交联硬化（包括室温硬化、热硬化，光硬化和辐射硬化）。
本发明的具有剪切增稠性能的弹性形状记忆聚合物的用途包括在人体可穿戴物品上的应用，如护膝、头盔、鞋、鞋垫等。
本发明的优点体现在：通过将剪切增稠材料与形状记忆聚合物材料结合，使材料可以通过加温变形而适应不同的结构形状（再加热也可回复初始形状），提高了其适用范围，同时也可以提供优异的防冲击、抗碰撞性能。
附图说明
图1是本发明一类实施例的复合材料结构示意图；
图2是本发明另一类实施例的复合材料结构示意图。
具体实施方式
实施例1-1
1.弹性形状记忆聚合物选用双组份热固化硅胶（树脂和固化剂）与热塑性聚氨酯（TPU），硅胶重量份数为50，热塑性聚氨酯重量份数为30；剪切增稠材料选用D3O材料，重量份数为20。
2.将热塑性聚氨酯及剪切增稠材料加入硅胶树脂中，再加热至混合物熔化后，搅拌均匀。
3.将固化剂加入，并且继续搅拌均匀。
4.按硅胶生产厂家提供的固化条件，完成其固化，所得到硅胶、热塑性聚氨酯与剪切增稠材料的混合物即为目标材料；
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为0.0 1MPa，剪切模量为0.01 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为0.1 GPa，剪切模量为0.01 GPa。
实施例1-2
1.弹性形状记忆聚合物选用双组份热固化硅胶（树脂和固化剂）及聚己内酯（PCL），其中硅胶重量份数为45，聚己内酯重量百分比为25；剪切增稠材料选用P4U材料，重量份数为30。
2.将聚己内酯和剪切增稠材料加入硅胶树脂中，并且加热到高于聚己内酯和剪切增稠材料的熔点的温度，搅拌均匀。
3.待冷却后加入固化剂，并且用搅拌机器搅拌均匀。
4.根据生产厂家提供的固化条件固化硅胶即得目标材料；
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为0.05 MPa，剪切模量为0.04 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为0.5 GPa，剪切模量为0.05 GPa。
实施例1-3
1.弹性形状记忆聚合物选用热塑性聚氨酯（TPU），其熔点为120℃，重量份数为60；剪切增稠材料选用混有20%重量百分比的聚乙二醇粉末的D3O，重量份数为40；
2.将热塑性聚氨酯加热到熔点温度以上，加入剪切增稠材料；
3.在熔点温度以上用搅拌机搅拌均匀热塑性聚氨酯和剪切增稠材料的混合物；
4.冷却待材料硬化，得到目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为0.1 MPa，剪切模量为0.08MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为1 GPa，剪切模量为1.5 GPa。
实施例1-4
1.弹性形状记忆聚合物选用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），熔点为90℃，重量份数为75；剪切增稠材料选用混有15%重量百分比的聚乙二醇粉末的D3O，重量份数为25；
2.将乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）加热到熔点温度以上，加入剪切增稠材料；
3.在熔点温度以上用搅拌机搅拌均匀乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）和剪切增稠材料的混合物；
4.冷却至材料硬化，得到目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为2 MPa，剪切模量为0.03 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为15 GPa，剪切模量为2 GPa。
实施例1-5
1.弹性形状记忆聚合物选用聚己内酯（PCL）与热塑性橡胶（TPR）的混合材料，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），重量份数为76；剪切增稠材料选用混有10%重量百分比的聚乙二醇粉末的P4U，重量份数为24；
2.将聚己内酯，热塑性橡胶和剪切增稠材料加热至熔化；
3.用搅拌机搅拌均匀液态混合物；
4.待材料硬化后，得到目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为47 MPa，剪切模量为4.6 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为34 GPa，剪切模量为4.9 GPa。
实施例1-6
1.弹性形状记忆聚合物选用热塑性聚氨酯（TPU）与丁苯橡胶（SBS）的混合材料，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），重量份数为71；剪切增稠材料选用D3O材料，重量份数为29；
2.将混合材料加热至熔化，加入剪切增稠材料；
3.在高温下用搅拌机搅拌均匀；
4.冷却硬化后，得到目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为56 MPa，剪切模量为3.4 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为27 GPa，剪切模量为5.7 GPa。
实施例2-1
1.弹性形状记忆聚合物选用聚氨酯（PU），重量份数为55；剪切增稠材料选用D3O，重量份数为45；
2. 将剪切增稠材料溶解于异丙醇中；
3.将聚氨酯与溶解了剪切增稠材的异丙醇溶液混合，用搅拌机搅拌均匀；
4.待异丙醇完全挥发之后，所得剪切增稠材料与聚氨酯的混合物，即为目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为2.8 MPa，剪切模量为0.64MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为35 GPa，剪切模量为1.4 GPa。
实施例2-2
1.弹性形状记忆聚合物选用热塑性聚氨酯（TPU），重量份数为68；剪切增稠材料选用P4U，重量份数为32；
2. 将热塑性聚氨酯溶解于丙酮溶液中；
3.将剪切增稠材料与溶解了热塑性聚氨酯的丙酮溶液混合，用搅拌机搅拌均匀；
4.待丙酮完全挥发之后，得到剪切增稠材料与热塑性聚氨酯的混合物，即为目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为6.7 MPa，剪切模量为0.34MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为54 GPa，剪切模量为4.8 GPa。
实施例2-3
1.弹性形状记忆聚合物选用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），重量份数为76；剪切增稠材料选用P4U材料，重量份数为24；
2. 将乙烯-醋酸乙烯共聚物溶解于甲醇溶液中；
3.将剪切增稠材料溶于异丙醇溶液中；
3.将两种分别溶解了乙烯-醋酸乙烯共聚物和剪切增稠材料的溶液混合均匀；
4.待甲醇和异丙醇完全挥发之后，即得目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为8.3MPa，剪切模量为0.94MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为5.2 GPa，剪切模量为2.6 GPa。
实施例3-1
1.弹性形状记忆聚合物选择聚己内酯（PCL）与热塑性橡胶（TPR）的混合材料，其制备方法可参考专利申请《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），重量份数为55，剪切增稠材料选取P4U，重量份数为35；
2.将聚己内酯与热塑性橡胶混合材料制作成带有系列分布的贯通或非贯通的柱状圆孔（直径3 mm）的厚度为0.5 cm的片材；
3.如图1所示，将剪切增稠材料1塞入孔内并用弹性形状记忆聚合物材料2加封即得目标材料。
4.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为9.7 MPa，剪切模量为0.37MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为87 GPa，剪切模量为9.4 GPa。
实施例3-2
1.弹性形状记忆聚合物选择聚碳酸酯（PC）与丁苯橡胶（SBS）的混合材料，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），重量份数为40，剪切增稠材料选取D30，重量份数为60；
2.将聚碳酸酯与丁苯橡胶的混合材料制作成带有系列分布的贯通或非贯通的柱状圆孔（直径2 mm）的厚度为0.2cm的片材；
3.如图1所示，将剪切增稠材料塞满圆孔内，使得D3O均匀分散在薄片中，再在上下表面各封合一层混合材料，将D3O材料封入薄片中，此时得到剪切增稠材料、聚碳酸酯与丁苯橡胶的共混物，即目标材料。
4.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为7.5 MPa，剪切模量为0.26MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为79 GPa，剪切模量为4.9 GPa。
实施例3-3
1.弹性形状记忆聚合物选择双组份热固化硅胶与热塑性聚氨酯（TPU）两种，其中热塑性聚氨酯熔点为65℃硅胶重量份数为30，热塑性聚氨酯重量份数为20，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），剪切增稠材料选取D30，重量份数为50；
2.将硅胶与热塑性聚氨酯的混合材料制作成带有系列分布的贯通或非贯通的柱状方形孔（长宽均为2 mm）的厚度为1 cm的片材；
3.如图1所示，将剪切增稠材料塞满方形孔内，使得D3O均匀分散在薄片中，再在上下表面各封合一层弹性形状记忆聚合物材料，将剪切增稠材料封入薄片中，此时得到剪切增稠材料、硅胶与热塑性聚氨酯的共混物，即目标材料。
4.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为0.79 MPa，剪切模量为0.09MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为4.4 GPa，剪切模量为0.26 GPa。
实施例3-4
1.弹性形状记忆聚合物选择双组份热固化硅胶与热熔胶，硅胶重量份数为50，热熔胶重量份数为20，熔点为65℃，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4）；剪切增稠材料选取D3O，重量份数为30；
2.将硅胶与热熔胶的混合材料制作成带有系列分布的贯通或非贯通的柱状圆孔（直径1.5 mm）的厚度为1 cm的片材；
3.将剪切增稠材料塞满圆孔内，使得D3O均匀分散在硅胶与热熔胶薄片中，再在上下表面各封合一层弹性形状记忆聚合物材料，将剪切增稠材料封入薄片中，此时得到剪切增稠材料、硅胶与热熔胶的共混物，即目标材料。
4.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为8.5 MPa，剪切模量为0.54MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为16 GPa，剪切模量为3.8 GPa。
实施例3-5
1.弹性形状记忆聚合物选择双组份热固化硅胶与乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）两种，其中乙烯-醋酸乙烯共聚物熔点为85℃，硅胶重量份数为40，乙烯-醋酸乙烯共聚物重量份数为30，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），剪切增稠材料选取P4U，重量份数为30；
2.将硅胶与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合材料制作成带有系列分布的贯通或非贯通的柱状等边三角孔（边长2 mm）的厚度为2 cm的片材；
4.将P4U材料塞满三角形孔内，使得剪切增稠材料均匀分散在薄片中，再在上下表面各封合一层弹性形状记忆聚合物材料，将D3O材料封入薄片中，此时得到剪切增稠材料、硅胶与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物，即目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为3.7 MPa，剪切模量为0.19MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为46.8 GPa，剪切模量为2.97 GPa。
实施例3-6
1.弹性形状记忆聚合物选择双组份热固化硅胶与聚氨酯（PU）两种，其中聚氨酯熔点为55℃，硅胶重量份数为43，聚氨酯重量份数为27，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），剪切增稠材料选取P4U，重量份数为30；
2.将硅胶与聚氨酯的共混物制作成厚度为1.5 cm的薄片，其表面宽度方向每隔5 mm成型一长50 cm， 宽2 cm，深0.5 cm的带型沟；
3. 如图2所示，将P4U剪切增稠材料1填入薄片表面的带状沟中，在表面继续覆盖一层薄片弹性形状记忆聚合物材料2，以将P4U材料封入其中，这样层层叠加，得到硅胶、聚氨酯和P4U材料的混合复合材料，即为目标材料；
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为5.9 MPa，剪切模量为0.43 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为52.9 GPa，剪切模量为5.35 GPa。
实施例3-7
1.弹性形状记忆聚合物选择热塑性橡胶(TPR)与热熔胶两种，其中热熔胶熔点为60℃，热塑性橡胶重量份数为50，热熔胶重量份数为30，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），剪切增稠材料选取D3O，重量份数为20；
2.将热塑性橡胶与热熔胶的共混物制作成厚度为2.0 cm的薄片，其表面宽度方向每隔1 mm成型一长40 cm，宽40 cm，深0.1 cm的浅坑；
3.如图2所示，将D3O剪切增稠材料1填入薄片表面的浅坑中，在表面继续覆盖一层薄片弹性形状记忆聚合物材料2，以将D3O材料封入其中，这样层层叠加，得到热塑性橡胶、热熔胶和D3O材料的混合复合材料，即为目标材料；
4.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为1.06 MPa，剪切模量为0.37 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为39.7 GPa，剪切模量为5.97 GPa。
实施例3-8
1. 弹性形状记忆聚合物选择双组份硅胶与聚氨酯（PU）两种，其中聚氨酯熔点为55℃，硅胶重量份数为40，聚氨酯重量份数为20，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），剪切增稠材料选取D3O，重量份数为40；
2.将剪切增稠材料D3O制成长1 mm，宽1 mm，高1 mm的小块，加入未固化的液态硅胶（已混有聚氨酯）中，再搅拌直至D3O小块均匀分散在硅胶中；
3.加入固化剂，并且继续搅拌均匀；
4.按硅胶生产厂家提供的固化条件，完成固化（固化方法可以是室温固化(包括室温下湿气固化)、热固化，光固化和辐射固化中的一种或多种），此时得到硅胶、聚氨酯和D3O材料的混合物，即为目标材料；
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为2.39 MPa，剪切模量为0.76 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为46.9 GPa，剪切模量为4.28 GPa。
实施例3-9
1. 弹性形状记忆聚合物选择热塑性聚氨酯（TPU），熔点为65℃，重量份数为84，剪切增稠材料选取D3O，重量份数为16；
2．将热塑性聚氨酯加热到熔点以上，使其完全熔化；
2.将剪切增稠材料D3O制成长0.5 mm，宽0.5 mm，高0.1 mm的小块，加入已熔化的热塑性聚氨酯中，再搅拌直至D3O小块均匀分散在热塑性聚氨酯中；
3.将混有D3O小片的热塑性聚氨酯冷却直至完全凝固，此时得到热塑性聚氨酯和D3O材料的混合物，即为目标材料；
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为3.97MPa，剪切模量为1.08MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为59.6GPa，剪切模量为5.97GPa。
实施例4-1
1.弹性形状记忆聚合物选用聚氨酯泡沫（发泡PU），重量份数为55；剪切增稠材料选用D3O材料，重量份数为45；
2. 将剪切增稠材料溶解与异丙醇溶液中；
3.将聚氨酯泡沫与溶解了剪切增稠材料的异丙醇溶液混合，使溶液均匀渗入聚氨酯泡沫中；
4.待异丙醇完全挥发之后，得到剪切增稠材料与聚氨酯泡沫的复合材料，即为目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为2.8 MPa，剪切模量为0.64MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为35 GPa，剪切模量为1.4 GPa。
实施例4-2
1.弹性形状记忆聚合物选择聚己内酯(PCL)与三元乙丙橡胶的泡沫，重量份数为55，剪切增稠材料选取P4U，重量份数为35；
2.将剪切增稠材料溶于丙酮溶液中；
3.将溶解了剪切增稠材料的丙酮溶液灌注入泡沫的孔隙中，得到聚已内酯和三元乙丙橡胶泡沫与剪切增稠材料的复合材料，待丙酮挥发后，即得到目标材料；
4.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为9.7 MPa，剪切模量为0.37 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为87 GPa，剪切模量为9.4 GPa。
实施例4-3
1.弹性形状记忆聚合物选择聚乙烯（PE）与硅胶的混合材料泡沫，其制备方法可参考专利《室温塑形形状记忆材料》（申请号201710060064.4），重量份数为55，剪切增稠材料选取P4U，重量份数为35；
2.将剪切增稠材料溶于异丙醇溶液中；
2.将溶解了剪切增稠材料的异丙醇溶液灌注入泡沫的孔隙中，使其均匀分散于泡沫内部，得到聚乙烯和硅胶的混合材料泡沫与剪切增稠材料的复合材料，待异丙醇挥发后，即得到目标材料；
3.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为9.7 MPa，剪切模量为0.37 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为87 GPa，剪切模量为9.4 GPa。
实施例4-4
1. 弹性形状记忆聚合物选用乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫（发泡EVA），重量份数为65；剪切增稠材料选用D3O材料，重量份数为35；
2. 将剪切增稠材料D3O溶解与异丙醇溶液中；
3. 将乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫与溶解了剪切增稠材料的异丙醇溶液混合，使溶液均匀渗入乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫中；
4. 待异丙醇完全挥发之后，得到剪切增稠材料D3O与乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫的复合材料，即为目标材料。
5. 此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为4.9 MPa，剪切模量为0.78MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为25.9 GPa，剪切模量为2.9 GPa。
实施例5-1
1.弹性形状记忆聚合物选择聚氨酯（PU），重量份数为66，剪切增稠材料选取P4U，重量份数为34；
2.将剪切增稠材料溶解于丙酮中；
3. 将溶有剪切增稠材料的丙酮溶液与聚氨酯混合，搅拌至完全均匀；
4.待丙酮挥发完成之后，得到剪切增稠材料与聚氨酯的混合物，此时加入发泡剂；
5.待发泡完成后，得到剪切增稠材料和聚氨酯混合发泡材料，即为目标材料；
3.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为5.6MPa，剪切模量为0.46MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为49GPa，剪切模量为5.7 GPa。
实施例5-2
1.弹性形状记忆聚合物选择聚乙烯（PE）与热塑性橡胶（TPR）的混合材料重量份数为42，剪切增稠材料选取D3O，重量份数为58；
2.将剪切增稠材料溶解于异丙醇中；
3. 将溶有剪切增稠材料的异丙醇溶液与聚乙烯、热塑性橡胶的混合材料混合，搅拌至完全均匀；
4.待异丙醇挥发完成之后，得到剪切增稠材料、聚乙烯与热塑性橡胶的混合物，此时加入发泡剂；
5.待发泡完成后，得到剪切增稠材料、聚乙烯与热塑性橡胶的混合发泡材料，即为目标材料；
3.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为9.7 MPa，剪切模量为5.5 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为94 GPa，剪切模量为4.8 GPa。
实施例5-3
1.弹性形状记忆聚合物选择热塑性聚氨酯（TPU），重量份数为76，剪切增稠材料选取D3O，重量份数为24；
2.将剪切增稠材料溶解与乙醇中；
3. 将溶有剪切增稠材料的乙醇溶液与热塑性聚氨酯混合，搅拌至完全均匀；
4.待乙醇挥发完成之后，得到剪切增稠材料与热塑性聚氨酯的混合物，此时加入发泡剂；
5.待发泡完成后，得到剪切增稠材料和热塑性聚氨酯混合发泡材料，即为目标材料；
3.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为66 MPa，剪切模量为1.9 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为56 GPa，剪切模量为7.6 GPa。
实施例6-1
1.弹性形状记忆聚合物选择聚氨酯（PU）泡沫，重量份数为63，剪切增稠材料选用混有10%重量百分比的聚乙二醇粉末的D3O，重量份数为37；
2.将剪切增稠材料加热到聚乙二醇熔点以上增加其流动性；
3. 将流动性改善后的高温剪切增稠材料渗入聚氨酯泡沫的孔隙中；
4.待冷却后，得到剪切增稠材料与聚氨酯泡沫的复合材料，即为目标材料。
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为48 MPa，剪切模量为2.7 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为37 GPa，剪切模量为5.7 GPa。
实施例6-2
1.弹性形状记忆聚合物选择聚己内酯（PCL）和热塑性橡胶（TPR）的混合材料泡沫，重量份数为73，剪切增稠材料选取混有15%重量百分比的聚乙二醇粉末的P4U，重量份数为27；
2.将剪切增稠材料加热增加流动性；
3. 将高温下的剪切增稠材料渗入聚己内酯和热塑性橡胶的复合泡沫的孔隙中；
4.待冷却后，得到剪切增稠材料与聚己内酯、热塑性橡胶混材泡沫的复合材料，即为目标材料
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为65 MPa，剪切模量为8.8 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为46 GPa，剪切模量为6.7 GPa。
实施例6-3
1.弹性形状记忆聚合物选择聚氨酯（PU）与三元乙丙橡胶（EPDM）的混合材料泡沫，重量份数为84，剪切增稠材料选取混有15%重量百分比的聚乙二醇粉末的D3O，重量份数为16；
2.将剪切增稠材料加热增加其流动性；
3. 将高温剪切增稠材料渗入聚氨酯与三元乙丙橡胶复合材料泡沫的孔隙中；
4.待冷却后，得到剪切增稠材料与聚氨酯、三元乙丙橡胶混材泡沫的复合材料，即为目标材料
5.此混合材料静态或缓慢外载荷作用下弹性模量为56 MPa，剪切模量为8.4 MPa；在瞬间冲击载荷作用下，弹性模量为61 GPa，剪切模量为8.9 GPa。
实施例7-1
1.将具有剪切增稠性能的弹性形状记忆聚合物制作成一般护膝形状；
2.使用者将其佩戴在膝盖部位，用电吹风适当加热，由于其形状记忆效应，此材料制作的护膝可变形贴合使用者的膝盖形状而无任何不适的压力；
3.膝盖关节正常的活动时，其优异弹性可保证对膝关节良好的贴合性；
4.当膝关节遭遇瞬间碰撞时，其剪切增稠性能可使此护膝瞬间变硬，从而抵挡瞬时外力，达到保护使用者膝关节的目的，减少受伤的可能性；
5.脱下后，可重复穿戴，当再次加热后可回复其初始形状。
实施例7-2
1.将具有剪切增稠性能的弹性形状记忆聚合物制作成一般头盔形状；
2.将头盔预加热后戴上，由于其形状记忆效应，此材料制作的头盔可变形贴合使用者的头部形状而无任何不适的压力；
3.待头盔的临时形状固定后，当头部遭遇瞬间碰撞时，其剪切增稠性能可使此头盔瞬间变硬，从而抵挡瞬时外力，达到保护使用者头部的目的，减少受伤的可能性；
5.脱下后，可重复穿戴，当再次加热后可回复其初始形状。
实施例7-3
1.将具有剪切增稠性能的弹性形状记忆聚合物制作成鞋履的鞋底；
2.将此鞋加热到弹性形状记忆聚合物的软化温度后穿上由于其形状记忆效应，此材料制作的鞋底可变形更好的贴合使用者的脚部形状；
3.临时形状固定后，如此鞋底遭遇瞬间碰撞时，比如遇到路面的尖锐物体时，其剪切增稠性能可使此鞋底瞬间变硬，从而抵挡瞬时外力，达到保护使用者脚部的目的，减少受伤的可能性；
5.脱下后，可重复穿戴，当再次加热后可回复其初始形状。
实施例 7-4
1.将具有剪切增稠性能的弹性形状记忆聚合物制作成鞋垫；
2.此鞋垫加热后，由于其形状记忆效应，可变形更好的贴合使用者的脚底形状；
3.临时形状固定后，当此鞋底遭遇瞬间碰撞时，比如遇到路面的石头或类似物体时，其剪切增稠性能可使此鞋垫底部瞬间变硬，从而抵挡瞬时外力，但是接触脚底的一面却还是保持柔软状态，达到保护使用者脚部的目的，减少受伤的可能性；
5.脱下后，可重复穿戴，当再次加热后可回复其初始形状。
Claims (13)
1.一种具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料，其特征是：其成分包含10-95重量份的弹性形状记忆聚合物材料和5-90重量份的剪切增稠材料；弹性形状记忆聚合物材料与剪切增稠材料通过共混或复合方式结合为一个整体；所述弹性形状记忆聚合物材料能够使结合后的材料具备弹性及热驱动形状记忆特性；所述剪切增稠材料能够使结合后的材料具备剪切增稠特性。
2.根据权利要求1所述的具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料，其特征是：所述共混方式包括高温熔融共混、溶液共混再挥发、溶液渗透再挥发、高流动性下共混交联几种方式之一。
3.根据权利要求1所述的具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料，其特征是：该材料在准静态下的弹性模量范围为0.01-100 MPa，剪切模量范围为0.01-10 MPa；在遭受冲击碰撞时，弹性模量范围为0.1-100 GPa，剪切模量范围为0.01-10 GPa。
4.根据权利要求1所述的具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料，其特征是：所述弹性形状记忆聚合物为发泡或非发泡的乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯、聚氨酯、热塑性橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶等具有橡胶一样优异弹性的材料，及有机硅胶及橡胶类的弹性形状记忆材料中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料，其特征是：所述剪切增稠材料为D3O或P4U，或者为包含D3O或P4U的共混材料。
6.一种权利要求1所述具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征是：将弹性形状记忆聚合物与剪切增稠材料高温均匀混合再冷却硬化即得目标材料。
7.一种权利要求1所述具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征是：将形状记忆聚合物和剪切增稠材料溶于同种溶剂或不同溶剂中，随后将其共混，硬化后即得目标材料。
8.一种权利要求1所述具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征是：将块状，颗粒状或片状剪切增稠材料埋入弹性形状记忆聚合物材料中，即得到目标材料。
9.一种权利要求1所述具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征是：将溶于溶剂中的剪切增稠材料，渗透进入弹性形状记忆聚合物泡沫中，待其硬化后，即得目标材料。
10.一种权利要求1所述具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征是：将剪切增稠材料溶于溶剂中再和混有发泡剂的弹性形状记忆聚合物混合后发泡，待溶剂挥发，即得目标材料。
11.一种权利要求1所述具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征是：将剪切增稠材料与交联前的热固性材料共混均匀，随后完成交联即得目标材料。
12.一种权利要求11所述具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征是：热固性材料的交联方式包括交联剂交联、光照交联、辐射交联等任何常用的固化方式。
13.权利要求1所述具有剪切增稠性能的弹性形状记忆材料在人体可穿戴物品上的应用。
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