專利名稱：形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具的制備方法 和在材料成型工藝中的應(yīng)用。
技術(shù)背景形狀記憶聚合物由于可用于醫(yī)學(xué)、航天、智能控制等領(lǐng)域，因此 受到了越來越多的重視。形狀記憶聚合物的形狀記憶效應(yīng)是由兩個結(jié) 構(gòu)單元引起的，其中一個單元在任何溫度下都是不發(fā)生形變的；而另 一個單元在受到外場作用溫度達到轉(zhuǎn)變溫度以后，就會發(fā)生可逆的形 變。形狀記憶聚合物在轉(zhuǎn)變溫度以下時，具有聚合物的基本特征；在 轉(zhuǎn)變溫度以上時可以有很大的變形，應(yīng)變可達百分之幾百，而這樣的 變形又是可完全恢復(fù)的；它的聚合物材料具有樹脂基聚合物材料所具 有的高比強度、高比剛度等優(yōu)異的力學(xué)性能。形狀記憶聚合物的研究 已相對成熟，出現(xiàn)了形狀記憶聚氨酯、形狀記憶聚酯、形狀記憶環(huán)氧 樹脂、形狀記憶氰酸酯、形狀記憶苯乙烯、形狀記憶苯乙烯-丁二烯 共聚物、形狀記憶反式聚異戊二烯、形狀記憶聚降冰片烯等熱固性和 熱塑性形狀記憶聚合物材料。但在某些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，形狀記憶聚合 物復(fù)合材料不僅可以提高形狀記憶聚合物的力學(xué)性能，同時還可以提 高形狀記憶聚合物的耐溫性和耐老化性等許多性能。形狀記憶聚合物 及其復(fù)合材料智能模具不僅具有普通模具的使用性能，同時還具有降 低勞動成本、降低材料生產(chǎn)成本、可重復(fù)使用性、清潔和提高生產(chǎn)效 率等優(yōu)點。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明內(nèi)容是為了解決傳統(tǒng)模具在材料成型工藝過程中的不可 重復(fù)使用性，勞動成本高、材料生產(chǎn)成本貴和生產(chǎn)效率差等問題，提 出的以形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料為原料制備智能模具方法及在 材料成型領(lǐng)域中的應(yīng)用。形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具制備方法及應(yīng)用通過以下步驟實現(xiàn)(一)按照模具的使用溫度范圍和驅(qū) 動影響因素，確定形狀記憶聚合物和纖維增強相地種類；(二)按照 模具使用的力學(xué)性能要求和驅(qū)動影響因素對模具的影響程度確定纖 維增強相的比重及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計；(三)按照選定的形狀記憶 聚合物和纖維增強相的不同種類確定智能模具的制備工藝；(四)按 照智能模具的不同制備工藝確定形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能 模具的固化方式；(五)根據(jù)在智能模具上制備材料的形狀不同，將 形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具通過環(huán)境因素驅(qū)動變形成所 要求的形狀；(六)根據(jù)在智能模具固化成型材料采用的纖維增強相 的不同，確定不同的材料成型工藝，然后在形狀記憶聚合物及其復(fù)合 材料智能模具上固化；(七)在形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具上的材料充分固化后，再通過改變環(huán)境影響因素，使形狀記憶聚合 物及其復(fù)合材料智能模具達到形變轉(zhuǎn)變，形狀記憶聚合物及其復(fù)合材 料智能模具將自動恢復(fù)到原來的初始形狀；(八)將在形狀記憶聚合 物及其復(fù)合材料智能模具上固化的材料與模具脫模。


圖1是具體實施方式
二、三、四、五賦予形狀記憶聚合物及其復(fù) 合材料智能模具的細(xì)長型圓柱狀初始形狀；圖2和圖3是具體實施方 式六，通過形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具具有的形狀記憶效 應(yīng)，在環(huán)境影響因素改變的條件下使得模具自身的改變形狀，獲得暫 時的形狀，以這樣暫時的形狀在材料固化成型工藝中使用；圖4， 5 是具體實施方式
具體實施方式
十四，在形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料 智能模具表面材料固化后，通過具體實施方式
七種的環(huán)境影響因素的 改變驅(qū)動形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具，使得智能模具由暫 時形狀恢復(fù)到原料的初始形狀，從而實現(xiàn)模具與其表面固化材料的脫 離。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具制備是由形狀記憶聚合物和纖維增強相復(fù)合而成的復(fù)合材料。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于形 狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具按照重量份數(shù)比由0 40份纖維增強材料和60 100份形狀記憶聚合物制成。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具采用的形狀記憶聚合物材料為 形狀記憶聚氨酯樹脂、聚氨酯類形狀記憶聚合物、異氰酸酯類形狀記 憶聚合物、苯乙烯類形狀記憶聚合物、環(huán)氧類的熱塑性形狀記憶聚合 物和熱固性形狀記憶聚合物。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于形 狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具采用的纖維增強材料為石墨纖維、碳纖維、玻璃纖維、Kevlar纖維和以上纖維織物及硼纖維、碳化 硅纖維、碳粉、碳黑、碳納米管中的一種或幾種，當(dāng)纖維增強材料為 2種或2種以上時，纖維增強材料之間為任意比例。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于形 狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具的制備工藝為手糊、模壓、熱壓、 真空袋壓、拉擠、纏繞和連續(xù)纏管工藝方法。
具體實施方式
六本實施方式是形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具的具體應(yīng)用，通過形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具具有 的形狀記憶效應(yīng)，在環(huán)境影響因素改變的條件下使得模具自身的改變 形狀，獲得暫時的形狀，以這樣暫時的形狀在材料固化成型工藝中使用；具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
六的不同點在于影 響智能模具形狀記憶效應(yīng)的環(huán)境因素包括熱、溶液、PH值、電、磁、 電磁和光以及兩種或兩種以上上述因素的協(xié)同作用。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
六的不同點在于其 適用工藝包括纏繞工藝、手糊工藝和真空袋壓工藝。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
六的不同點在于模 具在應(yīng)用時的形狀比初始形狀更粗更短。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
六的不同點在于模 具上固化材料的固化溫度不超過模具的形狀轉(zhuǎn)變溫度。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
七的不同點在不 同的環(huán)境影響因素是根據(jù)模具中不同纖維種類確定的；同一種類的纖 維可實現(xiàn)幾種環(huán)境影響因素的驅(qū)動。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
七的不同點在于 溶液影響因素驅(qū)動方式包括溶劑和溶液。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
六的不同點在于 是通過環(huán)境因素的改變使得形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具 達到形狀轉(zhuǎn)變溫度，實現(xiàn)形狀的變形；具體實施方式
十四本實施方式是待在形狀記憶聚合物及其復(fù)合 材料智能模具表面材料固化后，再通過具體實施方式
七種的環(huán)境影響 因素的改變驅(qū)動形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具，使得智能模 具由暫時形狀恢復(fù)到原料的初始形狀，從而實現(xiàn)模具與其表面固化材 料的脫離。
權(quán)利要求
1、形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具制備方法及應(yīng)用，其特征在于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具具有形狀記憶效應(yīng)，使得在智能模具上固化后的材料，通過模具自身的變形實現(xiàn)與模具脫離或剝離，同時變形后的模具在環(huán)境因素作用下又可恢復(fù)到初始的形狀。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具制備方法及應(yīng)用，其應(yīng)用特征在于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具的應(yīng)用方法通過以下步驟實現(xiàn)(一)按照模具的使用溫度范 圍和驅(qū)動影響因素，確定形狀記憶聚合物和纖維增強相地種類；(二)按照模具使用的力學(xué)性能要求和驅(qū)動影響因素對模具的影響程度確定纖維增強相的比重及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計；(三)按照選定的形狀 記憶聚合物和纖維增強相的不同種類確定智能模具的制備工藝；(四) 按照智能模具的不同制備工藝確定形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智 能模具的固化方式；(五)根據(jù)在智能模具上制備材料的形狀不同， 將形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具通過環(huán)境因素驅(qū)動變形成 所要求的形狀；(六)根據(jù)在智能模具固化成型材料采用的纖維增強 相的不同，確定不同的材料成型工藝，然后在形狀記憶聚合物及其復(fù) 合材料智能模具上固化；(七)在形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能 模具上的材料充分固化后，再通過改變環(huán)境影響因素，使形狀記憶聚 合物及其復(fù)合材料智能模具達到形變轉(zhuǎn)變，形狀記憶聚合物及其復(fù)合 材料智能模具將自動恢復(fù)到原來的初始形狀；(八)將在形狀記憶聚 合物及其復(fù)合材料智能模具上固化的材料與模具脫模。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具制備方法及應(yīng)用，其特征在于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具按照重量份數(shù)比由0 40份纖維增強材料和60 100份形狀記憶聚 合物制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具制備方法及應(yīng)用，其特征在于所述的形狀記憶聚合物材料為形狀記憶聚氨酯樹脂、聚氨酯類形狀記憶聚合物、異氰酸酯類形狀記憶聚合 物、苯乙烯類形狀記憶聚合物、環(huán)氧類的熱塑性形狀記憶聚合物和熱 固性形狀記憶聚合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具制備方法及應(yīng)用，其特征在于纖維增強材料為石墨纖維、碳纖維、 玻璃纖維、Kevlar纖維和以上纖維織物及硼纖維、碳化硅纖維、碳粉、 碳黑、碳納米管中的一種或幾種，當(dāng)纖維增強材料為2種或2種以上 時，纖維增強材料之間為任意比例。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具制備方法及應(yīng)用，其特征在于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具的制備工藝為手糊、模壓、熱壓、真空袋壓、拉擠、纏繞和連續(xù)纏 管工藝方法。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具的應(yīng)用，其特征在于影響智能模具形狀記憶效應(yīng)的環(huán)境因素包括 熱、溶液、PH值、電、磁、電磁和光以及兩種或兩種以上上述因素 的協(xié)同作用。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模 具的應(yīng)用，其特征在于其適用工藝包括纏繞工藝、手糊工藝和真空袋 壓工藝。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影響智能模具形狀記憶效應(yīng)的環(huán)境因 素，其特征在于不同的環(huán)境影響因素是根據(jù)模具中不同纖維種類確定 的；同一種類的纖維可實現(xiàn)幾種環(huán)境影響因素的驅(qū)動。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影響智能模具形狀記憶效應(yīng)的環(huán)境 因素，其特征在于通過環(huán)境因素的改變使得形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具達到形狀轉(zhuǎn)變溫度，實現(xiàn)形狀的變形。
全文摘要
形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具制備方法及應(yīng)用，本發(fā)明涉及形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具的制備方法和在材料成型工藝中的應(yīng)用。它是為了解決傳統(tǒng)模具在材料成型工藝過程中的不可重復(fù)使用性，勞動成本高、材料生產(chǎn)成本貴和生產(chǎn)效率差等問題，提出的以形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料為原料制備智能模具方法及在材料成型領(lǐng)域中的應(yīng)用。形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具制備方法及應(yīng)用通過以下步驟實現(xiàn)(一)確定聚合物和纖維增強相的種類；(二)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計；(三)確定制備工藝；(四)確定固化方式；(五)將在形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料智能模具上固化的材料與模具脫模。
文檔編號C08L63/00GK101332647SQ20071007240
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者冷勁松, 劉彥菊, 呂海寶, 張大偉 申請人:冷勁松