CN113480770A - 一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料及其制备方法，制备方法包括：将形状记忆聚氨酯粒料溶解在溶剂A中，室温下搅拌使其分散均匀，形成稳定的聚氨酯溶液；向步骤S1得到的聚氨酯溶液中加入过量的溶剂B，通过溶剂A与溶剂B的互溶扩散使得均匀分散于溶剂A中的聚氨酯分子原位析出，形成具有连通开孔结构的形状记忆聚氨酯泡沫；将步骤S2得到的形状记忆聚氨酯泡沫洗涤、烘干，制得所述的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料。与现有技术相比，本发明所制备的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料具有高孔隙率、高压缩率、高形状固定率和高形状回复率的特点；制备方法步骤简单，操作容易，无需加热加压，能耗低、效率高，非常适合工业应用。

Description

一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及形状记忆泡沫材料领域，尤其是涉及一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料及其制备方法。
背景技术
形状记忆高分子材料是一类能够对外界环境产生响应的智能材料，它们可以“记忆”一个原始的形状，然后被设定成各种临时的形状，当外界的温度、施加的电压、光照等达到特定条件时，它们可自动回复到原始的形状。形状记忆高分子材料在医疗、航天、传感器、包装、智能织物等领域具有非常广泛的用途。相比于传统的形状记忆高分子材料，形状记忆聚氨酯泡沫具有密度低和压缩率高的显著特点，能够实现自发空间填充和体积膨胀等独特功能，因此在医学植入器材和航天释放装置等应用方面有巨大优势。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料及其制备方法。
本发明提出的制备方法为物理制备方法，不需要加热，在室温下经三步就可完成，方法简便高效，适合大规模应用。所制备的形状记忆聚氨酯泡沫材料具有相互连通的开孔结构，孔隙率在90％以上，材料具有高压缩率、高形状固定率和高形状回复率的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将形状记忆聚氨酯粒料溶解在溶剂A中，室温下搅拌使其分散均匀，形成稳定的聚氨酯溶液；
S2：向步骤S1得到的聚氨酯溶液中加入过量的溶剂B，通过溶剂A与溶剂B的互溶扩散使得均匀分散于溶剂A中的聚氨酯分子原位析出，形成具有连通开孔结构的形状记忆聚氨酯泡沫；
S3：将步骤S2得到的形状记忆聚氨酯泡沫洗涤、烘干，制得所述的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料。
优选地，步骤S1中，所述的溶剂A为四氢呋喃。
优选地，步骤S1中，所述的形状记忆聚氨酯粒料为科思创聚合物(中国)有限公司的DP2795A-SMP。
优选地，步骤S1中，形状记忆聚氨酯粒料与溶剂A的用量之比为8～12g:100g。进一步优选，步骤S1中，形状记忆聚氨酯粒料与溶剂A的用量之比为10g:100g
优选地，步骤S2中，向步骤S1得到的聚氨酯溶液中缓慢加入过量的溶剂B。
优选地，步骤S2中，溶剂B为乙醇或去离子水。
优选地，步骤S2中，过量的溶剂B是指加入溶剂B的质量是溶剂A的2倍以上。
优选地，步骤S3中，洗涤采用去离子水清洗多遍，烘干采用真空烘箱干燥。进一步优选，步骤S3中，洗涤采用去离子水清洗3遍，烘干采用50℃真空烘箱干燥12小时。
本发明第二方面提供所述的方法制备得到的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料。
优选地，该材料为开孔结构，孔隙率在90％以上，室温下的压缩率在92％以上，形状固定率在95％以上，形状回复率在98％以上。
与现有技术相比，本发明所提出的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料制备方法，过程简单，操作容易，无需加热加压，能耗低、效率高，非常适合工业应用。制备的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料具有高孔隙率、高压缩率、高形状固定率和高形状回复率的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明通过压汞法测量了形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的孔隙率，通过电子万能试验机测量了形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的压缩率。本发明按照以下测试方法对制备的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的形状记忆性能进行了检测：
将长块状样品浸入70℃恒温水浴中，保持2分钟，在外力作用下将样品弯曲成“L”形状(θ1＝90°)。在保持外力下，将“L”形状样品转移到0℃恒温水浴中，保持2分钟，将外力移除，“L”形状样品会有一定角度的回复，此时弯曲角度为θ2。将样品再次完全浸入70℃恒温水浴中，“L”形状样品向原始形状回复，未完全回复到原始形状而剩余的弯曲角度为θ3。材料的形状记忆固定率Rf和回复率Rr分别按照公式1和2计算：
Figure BDA0003177263240000031
Figure BDA0003177263240000032
每个样品重复测量5次，取平均值。
实施例1
将10g形状记忆聚氨酯粒料(DP2795A-SMP，科思创聚合物(中国)有限公司)溶解于100g四氢呋喃中，在室温下搅拌1小时使其分散均匀，形成稳定的溶液。向溶液中加入过量的乙醇(加入的乙醇的质量为四氢呋喃的2倍以上)，形成具有连通开孔结构的形状记忆聚氨酯泡沫，再用去离子水洗涤，放入50℃真空烘箱中干燥12小时，得到形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料。材料的孔隙率为93％，室温下的压缩率为95％，形状固定率为95％，形状回复率为98％。
实施例2
将10g形状记忆聚氨酯粒料(DP2795A-SMP，科思创聚合物中国有限公司)溶解于100g四氢呋喃中，在室温下搅拌1小时使其分散均匀，形成稳定的溶液。向溶液中加入过量的水(加入的水的质量为四氢呋喃的2倍以上)，形成具有连通开孔结构的形状记忆聚氨酯泡沫，再用去离子水洗涤，放入50℃真空烘箱中干燥12小时，得到形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料。材料的孔隙率为91％，室温下的压缩率为92％，形状固定率为95％，形状回复率为99％。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将形状记忆聚氨酯粒料溶解在溶剂A中，室温下搅拌使其分散均匀，形成稳定的聚氨酯溶液；
S2：向步骤S1得到的聚氨酯溶液中加入过量的溶剂B，通过溶剂A与溶剂B的互溶扩散使得均匀分散于溶剂A中的聚氨酯分子原位析出，形成具有连通开孔结构的形状记忆聚氨酯泡沫；
S3：将步骤S2得到的形状记忆聚氨酯泡沫洗涤、烘干，制得所述的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料。
2.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述的溶剂A为四氢呋喃。
3.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述的形状记忆聚氨酯粒料为科思创聚合物(中国)有限公司的DP2795A-SMP。
4.根据权利要求1～3任一所述的一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，形状记忆聚氨酯粒料与溶剂A的用量之比为8～12g:100g。
5.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，向步骤S1得到的聚氨酯溶液中缓慢加入过量的溶剂B。
6.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，溶剂B为乙醇或去离子水。
7.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，过量的溶剂B是指加入溶剂B的质量是溶剂A的2倍以上。
8.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，洗涤采用去离子水清洗多遍，烘干采用真空烘箱干燥。
9.如权利要求1～8任一所述的方法制备得到的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料。
10.根据权利要求9所述的形状记忆聚氨酯开孔泡沫材料，其特征在于，该材料为开孔结构，孔隙率在90％以上，室温下的压缩率在92％以上，形状固定率在95％以上，形状回复率在98％以上。
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