CN109575356B - 利用反式1，4-聚异戊二烯制备三维多孔形状记忆材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用反式1，4‑聚异戊二烯制备三维多孔形状记忆材料的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：利用氯仿溶解反式1，4‑聚异戊二烯；步骤二：将海绵浸入在反式1，4‑聚异戊二烯的氯仿溶液中，将浸泡后的海绵进行烘干处理，得到三维多孔形状记忆材料；步骤三：将步骤二中的海绵利用多巴胺进行修饰。本发明利用反式1，4‑聚异戊二烯对海绵进行包覆，将形状记忆和三维多孔很好的结合起来，从而得到一个三维多孔的形状记忆材料，通过多巴胺的修饰后，材料具有超亲水的特性。本发明通过形状记忆的特点来控制孔径，从而实现对液体流速的控制，并通过材料浸润性的改变，实现对有机溶液和水溶液多种液体流速的控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维多孔形状记忆材料的制备方法，尤其涉及一种利用反式1，4-聚异戊二烯制备三维多孔形状记忆材料的方法。
背景技术
形状记忆聚合物是一种能够感知环境变化（如温度、光、磁等）的刺激，对其形状进行调整并恢复到其预先设定状态的材料。由于形状记忆聚合物独特的形状记忆效应使其在众多领域引起了广泛关注，如航天、生物医学、纺织等。
浸润性是固体材料的一个重要物理性质，受自然界生物表面如荷叶等超浸润现象启发的超浸润材料因其独特的界面性能及广泛的应用背景而倍受关注。相比于常见的二维超浸润材料，如超疏水/超亲水表面，三维超浸润多孔材料由于其集超浸润特性与多孔结构于一身而尤为突出，在众多领域有着独特的应用。而如果材料的孔具有形状记忆功能，那么即使在没有外力作用的情况下，材料的孔结构依然能保持，这种记忆效果能大大的增加材料的智能程度，克服多孔材料在孔结构调控中存在的问题。因此制备一个三维多孔的形状记忆材料通过孔径的变化来控制液体流速的方法是非常必要的。
发明内容
本发明为了克服目前在材料孔结构智能动态调控研究中存在的问题，提供了一种利用反式1，4-聚异戊二烯制备三维多孔形状记忆材料的方法。本发明利用形状记忆聚合物对多孔基底进行包覆，制备形状记忆多孔材料，通过对材料化学性质及孔结构的优化，最终获得孔结构具有良好记忆特征的超浸润材料。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用反式1，4-聚异戊二烯制备三维多孔形状记忆材料的方法，包括如下步骤：
步骤一：利用氯仿溶解反式1，4-聚异戊二烯，配置浓度为5~30 mg/ml的反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液；
步骤二：将海绵浸入在反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液中，浸泡时间为5~20 min，将浸泡后的海绵进行烘干处理，得到三维多孔形状记忆材料；
步骤三：将步骤二中的海绵利用多巴胺进行修饰，具体步骤如下：（1）将步骤二中的海绵在乙醇溶液中浸泡5~20分钟，取出；（2）使用Tris-HCl（pH=8.5）作为溶剂，在500mlTris-HCl中加入500~1500mg多巴胺盐酸盐，500~1500mgPEI，室温搅拌3~12小时，将乙醇浸泡过的海绵浸入其中；（3）浸泡5~20分钟，取出海绵用蒸馏水清洗干净，真空干燥，得到多巴胺修饰的三维多孔形状记忆材料。
本发明步骤二和步骤三中制备的三维多孔形状记忆材料可对有机溶剂和水溶液进行流速控制，具体步骤如下：（1）将三维多孔形状记忆材料进行加热，在温度高于其玻璃化转变温度的时候，通过施加外力将其压扁，此时步骤二和步骤三中的三维多孔形状记忆材料的孔径最小，则液体不会通过；（2）进行加热，通过加热不同时间，得到不同的恢复比例，从而得到不同孔径的三维多孔形状记忆材料，进而实现不同的液体流速。因此，本发明可以使用步骤二制备的三维多孔形状记忆材料来控制有机溶剂的流速，通过步骤三制备的三维多孔形状记忆材料来控制水溶液的流速。
本发明中，所述海绵为聚氨酯海绵或者三聚氰胺海绵。
本发明中，所述水溶液为酸性、碱性或者中性。
本发明中，所述有机液体为乙二醇或者丙三醇。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1、反式1，4-聚异戊二烯是一种优异的形状记忆材料，而海绵则是一种很好的三维多孔材料，本发明利用反式1，4-聚异戊二烯对海绵进行包覆，将形状记忆和三维多孔很好的结合起来，从而得到一个三维多孔的形状记忆材料，通过多巴胺的修饰后，材料具有超亲水的特性。
2、本发明通过形状记忆的特点来控制孔径，从而实现对液体流速的控制，并通过材料浸润性的改变，实现对有机溶液和水溶液多种液体流速的控制。
附图说明
图1为海绵测得的132度的接触角示意图；
图2为未进行修饰的反式1，4-聚异戊二烯包覆海绵测得的138度的接触角示意图；
图3为实施例2利用多巴胺修饰后测得的0度的接触角示意图；
图4为多巴胺修饰后的不同的压缩比例下测得的接触角示意图，a-15，b-32，c-49，d-66，e-83，f-100；
图5为实施例2制备的三维多孔形状记忆材料用于控制水的流速；
图6为实施例1制备的三维多孔形状记忆材料用于控制乙二醇的流速。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1：
本实施例提供了一种利用反式1，4-聚异戊二烯制备三维多孔形状记忆材料的方法，所述方法具体实施步骤如下：
步骤一：利用氯仿溶解反式1，4-聚异戊二烯，配置浓度为10 mg/ml的反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液；
步骤二：将聚氨酯海绵浸入在反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液中，浸泡时间为10min，将浸泡后的聚氨酯海绵进行烘干处理，得到三维多孔形状记忆聚氨酯海绵。
本实施例制备的三维多孔形状记忆聚氨酯海绵可对乙二醇进行流速控制，具体步骤如下：（1）将三维多孔形状记忆聚氨酯海绵进行加热，在温度高于其玻璃化转变温度的时候（60℃）通过施加外力将其压扁，此时三维多孔形状记忆聚氨酯海绵的孔径最小，则乙二醇不会通过；（2）进行加热，通过加热不同时间，得到不同的恢复比例，从而得到不同孔径的三维多孔形状记忆聚氨酯海绵，进而实现不同的流速控制。
实施例2：
本实施例提供了一种利用反式1，4-聚异戊二烯制备三维多孔形状记忆材料的方法，所述方法具体实施步骤如下：
步骤一：利用氯仿溶解反式1，4-聚异戊二烯，配置浓度为15 mg/ml的反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液；
步骤二：将聚氨酯海绵浸入在反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液中，浸泡时间为10min，将浸泡后的聚氨酯海绵进行烘干处理，得到三维多孔形状记忆聚氨酯海绵；
步骤三：将步骤二中的三维多孔形状记忆聚氨酯海绵利用多巴胺进行修饰，具体步骤如下：（1）将步骤二中的海绵在乙醇溶液中浸泡10分钟，取出；（2）使用Tris-HCl（pH=8.5）作为溶剂，在500 mlTris-HCl中加入500mg多巴胺盐酸盐、500 mg PEI，室温搅拌12小时，将乙醇浸泡过的海绵浸入其中；（3）浸泡10分钟，取出海绵用蒸馏水清洗干净，真空干燥，得到多巴胺修饰的三维多孔形状记忆聚氨酯海绵。
本实施例制备的三维多孔形状记忆材料可对水进行流速控制，具体步骤如下：（1）将三维多孔形状记忆材料进行加热，在温度高于其玻璃化转变温度的时候（60℃）通过施加外力将其压扁，此时三维多孔形状记忆聚氨酯海绵的孔径最小，则水不会通过；（2）进行加热，通过加热不同时间，得到不同的恢复比例，从而得到不同孔径的三维多孔形状记忆聚氨酯海绵，进而实现不同的液体流速。
海绵的接触角测试图如图1所示；TPI包覆海绵后的接触角图如图2所示；多巴胺修饰TPI包覆海绵的接触角图如图3所示；多巴胺修饰TPI包覆海绵不同的压缩比例下测得的接触角示意图如图4所示；用多巴胺修饰TPI包覆海绵控制水不同的流速如图5所示；TPI包覆海绵控制乙二醇不同的流速如图6所示。
Claims (7)
1.一种利用反式1，4-聚异戊二烯制备用于液体流速控制的三维多孔形状记忆材料的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤一：利用氯仿溶解反式1，4-聚异戊二烯，配制 反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液，所述反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液的浓度为5~30 mg/ml；
步骤二：将海绵浸入在反式1，4-聚异戊二烯的氯仿溶液中，将浸泡后的海绵进行烘干处理，得到三维多孔形状记忆材料，所述浸泡时间为5~20 min。
2.根据权利要求1所述的利用反式1，4-聚异戊二烯制备用于液体流速控制的三维多孔形状记忆材料的方法，其特征在于所述海绵为聚氨酯海绵或者三聚氰胺海绵。
3.权利要求1-2任一权利要求所述方法制备的用于液体流速控制的三维多孔形状记忆材料在对有机溶剂进行流速控制中的应用。
4.根据权利要求3所述的用于液体流速控制的三维多孔形状记忆材料在对有机溶剂进行流速控制中的应用，其特征在于所述有机溶剂为乙二醇或者丙三醇。
5.根据权利要求1所述的利用反式1，4-聚异戊二烯制备用于液体流速控制的三维多孔形状记忆材料的方法，其特征在于所述方法还包括如下步骤：
将步骤二中的海绵利用多巴胺进行修饰，具体步骤如下：（1）将步骤二中的海绵在乙醇溶液中浸泡，取出；（2）使用Tris-HCl作为溶剂，在500 mlTris-HCl中加入500~1500mg多巴胺盐酸盐，500~1500mgPEI，室温搅拌3~12小时，将乙醇浸泡过的海绵浸入其中；（3）浸泡5~20分钟，取出海绵用蒸馏水清洗干净，真空干燥，得到多巴胺修饰的三维多孔形状记忆材料。
6.权利要求5所述方法制备的用于液体流速控制的三维多孔形状记忆材料在对水溶液进行流速控制中的应用。
7.根据权利要求6所述的用于液体流速控制的三维多孔形状记忆材料在对水溶液进行流速控制中的应用，其特征在于所述水溶液为酸性、碱性或者中性。
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