專利名稱：新型形狀記憶聚合物及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種形狀記憶聚合物及其制備方法。
背景技術：
形狀記憶聚合物是指具有初始形狀聚合物，在外界條件作用下，形狀發(fā)生改變，經(jīng)形變固定之后，可以通過加熱等外部條件刺激，使其恢復初始形狀。形狀記憶聚合物由于響應外部刺激條件的不同分為熱致感應型、光致感應型和化學感應型等。熱致感應型形狀記憶材料在電子通信、機械制造、文娛體育、醫(yī)療衛(wèi)生以及農(nóng)業(yè)和能源領域已經(jīng)有了一定的應用，而現(xiàn)在作為外層空間可展開雷達天線、衛(wèi)星等飛行器上的展開太陽能電池板的驅(qū)動器、外層空間可展開桁架、可變形飛行器的機翼材料、航天器和空間展開結(jié)構(gòu)的鉸鏈、航天飛機中的保溫隔熱材料等是形狀記憶材料應用的新天地。熱致感應型形狀記憶聚合物一般由防止樹脂流動并記憶起始態(tài)的固定相和隨著溫度變化能可逆的固化和軟化的可逆項組成?？赡嫦酁槲锢斫宦?lián)結(jié)構(gòu)，如結(jié)晶態(tài)、玻璃態(tài)等，而固定相為物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)和化學交聯(lián)結(jié)構(gòu)。當聚合物被加熱到熔點或玻璃化溫度以上時，可逆相在外力的作用下變形，然后冷卻到熔點或玻璃化溫度以下固定形狀，去掉外力后變形態(tài)在室溫下保持長期不變；當溫度再次升高到熔點或玻璃化溫度以上時，分子鏈盡力恢復原來的形狀，從而產(chǎn)生形狀記憶的功能，而常規(guī)的聚合物發(fā)生形變后形狀不能夠回復。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決常規(guī)的聚合物發(fā)生形變后形狀不能夠回復的問題。新型形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引發(fā)劑和0.1～4份交聯(lián)劑制成。新型形狀記憶聚合物的制備方法通過以下步驟實現(xiàn)(一)按照重量份數(shù)比將40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引發(fā)劑和0.1～4份交聯(lián)劑混合并進行攪拌直到引發(fā)劑完全溶解；(二)將混合物注入到模具中并以60～80℃的溫度加熱34～40小時，然后冷卻至室溫并脫模，得到新型形狀記憶聚合物。本發(fā)明中的新型形狀記憶聚合物經(jīng)過加熱拉伸、冷卻固定形狀后，再進行加熱可以回復到原始形狀；形狀記憶溫度為40～80℃、形變回復率為80～100％、一般大于85％；在相對初始形狀的拉伸形變達到50％時，仍保持上述形變回復率。本發(fā)明中的材料可用作雷達天線、可變形飛行器的機翼材料、航天器和空間展開結(jié)構(gòu)的鉸鏈以及臨床醫(yī)療用材料。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式中新型形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引發(fā)劑和0.1～4份交聯(lián)劑制成。
具體實施例方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于新型形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由60～80份苯乙烯、15～40份乙烯基化合物、1～3份引發(fā)劑和1～3份交聯(lián)劑制成。
具體實施例方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于新型形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由76份苯乙烯、20份乙烯基化合物、2份引發(fā)劑和2份交聯(lián)劑制成。
具體實施例方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于新型形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由78份苯乙烯、18份乙烯基化合物、2份引發(fā)劑和2份交聯(lián)劑制成。
具體實施例方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于乙烯基化合物為乙酸乙烯酯、乙烯、丁烯、丙烯、氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、乙烯基醚、乙烯基咔唑、乙烯基吡咯烷酮、乙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酸、丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸正十四酯、丙烯酸正十六酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-β-羥乙酯、丙烯酸-β-羥丙酯、丙烯酸環(huán)乙氧基酯、丙烯酸縮水干油酯、丙烯酸-β-乙氧基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、月桂酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸乙酯中的一種或幾種，其中乙烯基化合物為2種或2種以上時，乙烯基化合物之間為任意質(zhì)量比。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
六本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于引發(fā)劑為叔丁基過氧化物、叔丁基氫過氧化物、過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、三氟化硼、三氟化硼二乙基醚合物、三氟化銘或氯化錫中的一種。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
七本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于交聯(lián)劑為甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯苯、二烯丙基二甘醇碳酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、辛二酸二烯丙酯、二甘醇二丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二乙烯基醚、二乙烯基二醇、癸二酸二乙烯基酯、甘油三甲基丙烯酸酯、1，5-己二烯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、N，N′-亞甲基雙甲基丙烯酰胺、四丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、季戊四醇三烯丙基醚、1，5-戊二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯或三甘醇二乙烯基醚中的一種。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
八本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于新型形狀記憶聚合物按重量份數(shù)比還加入0.01～60份的改性聚合物。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施例方式
九本實施方式與具體實施方式
八的不同點在于改性聚合物為平均分子量為5000～10000的聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚乙烯或聚丙烯中的一種。其它與具體實施方式
八相同。
具體實施例方式
十本實施方式中新型形狀記憶聚合物的制備方法通過以下步驟實現(xiàn)(一)按照重量份數(shù)比將40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引發(fā)劑和0.1～4份交聯(lián)劑混合并進行攪拌直到引發(fā)劑完全溶解；(二)將混合物注入到模具中并以60～80℃的溫度加熱34～40小時，然后冷卻至室溫并脫模，得到新型形狀記憶聚合物。
具體實施例方式
十一本實施方式與具體實施方式
十的不同點在于步驟(一)中按照重量份數(shù)比將60～80份苯乙烯、15～40份乙烯基化合物、1～3份引發(fā)劑和1～3份交聯(lián)劑混合并進行攪拌直到引發(fā)劑完全溶解。其它步驟與具體實施方式
十相同。
具體實施例方式
十二本實施方式與具體實施方式
十的不同點在于步驟(一)中按照重量份數(shù)比將78份苯乙烯、18份乙烯基化合物、2份引發(fā)劑和2份交聯(lián)劑混合并進行攪拌直到引發(fā)劑完全溶解。其它步驟與具體實施方式
十相同。
具體實施例方式
十三本實施方式與具體實施方式
十的不同點在于步驟(二)中將混合物注入到模具中并以70℃的溫度加熱36小時。其它步驟與具體實施方式
十相同。
具體實施例方式
十四本實施方式通過以下步驟實現(xiàn)(一)按照重量份數(shù)比將76份苯乙烯、20份丙烯酸丁酯、2份過氧化二苯甲酰和2份甲基丙烯酸乙二醇酯混合并進行攪拌直到過氧化二苯甲酰完全溶解；(二)將混合物注入到模具中并以70℃的溫度加熱36小時，然后冷卻至室溫并脫模，得到新型形狀記憶聚合物。
本實施方式中制備的新型形狀記憶聚合物形狀記憶溫度為40～80℃、形變回復率為80～100％、一般大于85％；在相對初始形狀的拉伸形變達到50％時，仍保持上述形變回復率。
具體實施例方式
十五本實施方式通過以下步驟實現(xiàn)(一)按照重量份數(shù)比將76份苯乙烯、20份丙烯酸丁酯、2份偶氮二異丁腈、2份丙烯苯和2份平均分子量為5000～10000的聚苯乙烯混合并進行攪拌直到丙烯苯完全溶解；(二)將混合物注入到模具中并以70℃的溫度加熱36小時，然后冷卻至室溫并脫模，得到新型形狀記憶聚合物。
本實施方式中加入聚苯乙烯起到調(diào)整體系粘度的作用。
權(quán)利要求
1.新型形狀記憶聚合物，其特征在于新型形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引發(fā)劑和0.1～4份交聯(lián)劑制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型形狀記憶聚合物，其特征在于新型形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由60～80份苯乙烯、15～40份乙烯基化合物、1～3份引發(fā)劑和1～3份交聯(lián)劑制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型形狀記憶聚合物，其特征在于新型形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由76份苯乙烯、20份乙烯基化合物、2份引發(fā)劑和2份交聯(lián)劑制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型形狀記憶聚合物，其特征在于乙烯基化合物為乙酸乙烯酯、乙烯、丁烯、丙烯、氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、乙烯基醚、乙烯基咔唑、乙烯基吡咯烷酮、乙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酸、丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸正十四酯、丙烯酸正十六酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-β-羥乙酯、丙烯酸-β-羥丙酯、丙烯酸環(huán)乙氧基酯、丙烯酸縮水干油酯、丙烯酸-β-乙氧基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、月桂酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸乙酯中的一種或幾種，其中乙烯基化合物為2種或2種以上時，乙烯基化合物之間為任意質(zhì)量比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型形狀記憶聚合物，其特征在于引發(fā)劑為叔丁基過氧化物、叔丁基氫過氧化物、過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、三氟化硼、三氟化硼二乙基醚合物、三氟化銘或氯化錫中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型形狀記憶聚合物，其特征在于交聯(lián)劑為甲基丙烯酸乙二醇酯、二烯丙基二甘醇碳酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、辛二酸二烯丙酯、二甘醇二丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二乙烯基醚、二乙烯基二醇、癸二酸二乙烯基酯、甘油三甲基丙烯酸酯、1，5-己二烯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、N，N′-亞甲基雙甲基丙烯酰胺、四丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、季戊四醇三烯丙基醚、1，5-戊二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯或三甘醇二乙烯基醚中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型形狀記憶聚合物，其特征在于新型形狀記憶聚合物中按重量份數(shù)比還加入0.01～60份的改性聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型形狀記憶聚合物，其特征在于改性聚合物為平均分子量為5000～10000的聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚乙烯或聚丙烯中的一種。
9.新型形狀記憶聚合物的制備方法，其特征在于新型形狀記憶聚合物的制備方法通過以下步驟實現(xiàn)(一)按照重量份數(shù)比將40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引發(fā)劑和0.1～4份交聯(lián)劑混合并進行攪拌直到引發(fā)劑完全溶解；(二)將混合物注入到模具中并以60～80℃的溫度加熱34～40小時，然后冷卻至室溫并脫模，得到新型形狀記憶聚合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型形狀記憶聚合物的制備方法，其特征在于步驟(二)中將混合物注入到模具中并以70℃的溫度加熱36小時。
全文摘要
新型形狀記憶聚合物，本發(fā)明涉及一種形狀記憶聚合物及其制備方法。它是為了解決常規(guī)的聚合物發(fā)生形變后形狀不能夠回復的問題。苯乙烯形狀記憶聚合物按照重量份數(shù)比主要由40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引發(fā)劑和0.1～4份交聯(lián)劑制成。苯乙烯形狀記憶聚合物的制備方法通過以下步驟實現(xiàn)(一)配料；(二)將混合物注入到模具中并加熱，然后冷卻至室溫并脫模，得到新型形狀記憶聚合物。本發(fā)明中的新型形狀記憶聚合物經(jīng)過加熱拉伸、冷卻固定形狀后，再進行加熱可以回復到原始形狀；形狀記憶溫度為40～80℃、形變回復率為80～100％、一般大于85％；在相對初始形狀的拉伸形變達到50％時，仍保持上述形變回復率。
文檔編號C08F20/00GK101029103SQ20071007187
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者冷勁松, 劉彥菊, 張大偉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學