CN110551369A - 具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料及制备方法。所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸35‑60份、白炭黑5‑14份、ε‑己内酯6‑15份、磷酸铵3‑7份、聚丙烯20‑35份、双马来酰亚胺6‑12份、多异氰酸酯6‑15份。本发明的具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料不但具有多次自修复功能，形变回复循环7次以上仍有良好的形状记忆效应，而且自修复可快速完成，当采用沸水加热,冰水冷却时,自修复可在8分钟内完成，同时断裂韧性修复效率达到60%以上，提高了应用范围；原料少，制备方法简单，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种记忆材料，具体是具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料及制备方法。
背景技术
形状记忆材料是一种非常重要的智能材料，它具有感知某些外界环境变化的能力，这种具有响应能力的材料被广泛应用在智能材料与结构领域。对已定型的形状记忆材料，在某些特定的环境条件下(如加热、光照或电磁场诱导作用等)，形状记忆材料的物理参数(如形状、体积或应变等)会进行自动调整；当撤除或改变环境因素，这种调整后的状态可以被保持；然而再次对形状记忆材料施加这些特定的环境条件，它又可以回复或恢复其初始状态。首先发现形状记忆特性的是形状记忆合金：1931年，金-镉合金被发现具有形状记忆效应，1962年，最重要的且目前应用最广泛的镍-钛形状记忆合金被发现。目前形状记忆合金的范围已经扩展到固体、膜甚至是泡沫。形状记忆聚合物的发现则较晚，1981年发现了辐射交联的聚乙烯具有形状记忆特性，此后聚氨酯、环氧树脂等聚合物也相继被发现具有形状记忆能力。目前形状记忆聚合物在包装材料、纺织工业、生物医学、航空航天等领域都有着非常广阔的应用前景。但是现有的弹性形状记忆材料原料复杂，制备工艺繁琐，生产成本较高，限制了使用范围。因此，本发明提供具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸35-60份、白炭黑5-14份、ε-己内酯6-15份、磷酸铵3-7份、聚丙烯20-35份、双马来酰亚胺6-12份、多异氰酸酯6-15份。
作为本发明进一步的方案：所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸42-55份、白炭黑7-12份、ε-己内酯8-13份、磷酸铵4-6份、聚丙烯24-31份、双马来酰亚胺8-11份、多异氰酸酯8-12份。
作为本发明进一步的方案：所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸50份、白炭黑10份、ε-己内酯10份、磷酸铵5份、聚丙烯28份、双马来酰亚胺10份、多异氰酸酯11份。
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述配方称取聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯，备用；
（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入15-30份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至0-10℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置1-4天；
（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌10-30分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌10-20分钟，得混合料；
（4）将搅拌均匀的上述混合料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，共混熔融挤出造粒，即得。
作为本发明进一步的方案：步骤（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入22份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至5℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置2天。
作为本发明进一步的方案：步骤（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌20分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌15分钟，得混合料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料采用聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯为主要原料制备而成；原料少，制备方法简单，降低了生产成本；本发明的具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料不但具有多次自修复功能，形变回复循环7次以上仍有良好的形状记忆效应，而且自修复可快速完成，当采用沸水加热,冰水冷却时,自修复可在8分钟内完成；同时断裂韧性修复效率达到60%以上，提高了应用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸35份、白炭黑5份、ε-己内酯6份、磷酸铵3份、聚丙烯20份、双马来酰亚胺6份、多异氰酸酯6份。
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述配方称取聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯，备用；（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入15份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至0℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置1天；（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌10分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌10分钟，得混合料；（4）将搅拌均匀的上述混合料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，共混熔融挤出造粒，即得。
实施例2
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸60份、白炭黑14份、ε-己内酯15份、磷酸铵7份、聚丙烯35份、双马来酰亚胺12份、多异氰酸酯15份。
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述配方称取聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯，备用；（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入30份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至10℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置4天；（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌30分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌20分钟，得混合料；（4）将搅拌均匀的上述混合料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，共混熔融挤出造粒，即得。
实施例3
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸50份、白炭黑10份、ε-己内酯10份、磷酸铵5份、聚丙烯28份、双马来酰亚胺10份、多异氰酸酯11份。
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述配方称取聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯，备用；（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入22份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至5℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置2天。（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌20分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌15分钟，得混合料。（4）将搅拌均匀的上述混合料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，共混熔融挤出造粒，即得。
实施例4
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸42份、白炭黑7份、ε-己内酯8份、磷酸铵4份、聚丙烯24份、双马来酰亚胺8份、多异氰酸酯8份。
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述配方称取聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯，备用；（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入20份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至2℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置2天；（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌15分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌12分钟，得混合料；（4）将搅拌均匀的上述混合料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，共混熔融挤出造粒，即得。
实施例5
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸55份、白炭黑12份、ε-己内酯13份、磷酸铵6份、聚丙烯31份、双马来酰亚胺11份、多异氰酸酯12份。
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述配方称取聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯，备用；（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入25份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至7℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置3天；（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌25分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌17分钟，得混合料；（4）将搅拌均匀的上述混合料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，共混熔融挤出造粒，即得。
实施例6
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸55份、白炭黑11份、ε-己内酯10份、磷酸铵4份、聚丙烯34份、双马来酰亚胺7份、多异氰酸酯13份。
具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述配方称取聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯，备用；（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入26份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至3℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置3.5天；（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌12分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌18分钟，得混合料；（4）将搅拌均匀的上述混合料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，共混熔融挤出造粒，即得。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，其特征在于，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸35-60份、白炭黑5-14份、ε-己内酯6-15份、磷酸铵3-7份、聚丙烯20-35份、双马来酰亚胺6-12份、多异氰酸酯6-15份。
2.根据权利要求1所述的具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，其特征在于，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸42-55份、白炭黑7-12份、ε-己内酯8-13份、磷酸铵4-6份、聚丙烯24-31份、双马来酰亚胺8-11份、多异氰酸酯8-12份。
3.根据权利要求1所述的具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料，其特征在于，所述具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸50份、白炭黑10份、ε-己内酯10份、磷酸铵5份、聚丙烯28份、双马来酰亚胺10份、多异氰酸酯11份。
4.一种根据权利要求1-3任一所述的具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照上述配方称取聚乳酸、白炭黑、ε-己内酯、磷酸铵、聚丙烯、双马来酰亚胺和多异氰酸酯，备用；
（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入15-30份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至0-10℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置1-4天；
（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌10-30分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌10-20分钟，得混合料；
（4）将搅拌均匀的上述混合料加入到平行双螺杆挤出机的料斗中，共混熔融挤出造粒，即得。
5.根据权利要求4所述的具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）将ε-己内酯、聚丙烯和多异氰酸酯混合，加入22份的45%的乙醇溶液，混合成A溶液；将去离子水和磷酸铵混合成B溶液；将A溶液冷却至5℃，倒入B溶液中迅速搅拌混合均匀，老化放置2天。
6.根据权利要求4所述的具有多次快速自修复功能的弹性形状记忆材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）将聚乳酸和白炭黑加入到搅拌机中搅拌均匀，之后加入步骤（2）所得物继续搅拌20分钟；接着加入双马来酰亚胺混合搅拌15分钟，得混合料。
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