一種壓敏形狀記憶材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種壓敏形狀記憶材料及其制備方法，以聚氨酯海綿為形狀記憶材料的彈性相，PU海綿內(nèi)壁附著的石蠟與硬脂酸混合物為可變相組成所述壓敏形狀記憶材料，制備方法包括如下步驟：（1）將聚氨酯海綿按需求裁剪成合適尺寸，在110℃的烘箱中預(yù)熱1小時(shí)；（2）將烘箱中的海綿取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，壓縮至原長(zhǎng)的30%?70%，待石油醚揮發(fā)后，即得到壓敏形狀記憶型材料。本發(fā)明的多孔壓敏形狀記憶型材料，與以往的形狀記憶材料相比制備工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，原料價(jià)格便宜，易于工業(yè)化生產(chǎn)，該材料在形狀記憶領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種壓敏形狀記憶材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于形狀記憶材料領(lǐng)域，是一種新型智能材料，具體的涉及一種多孔壓敏形狀記憶材料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]形狀記憶高分子材料是一類新型的功能高分子材料，依據(jù)其實(shí)現(xiàn)記憶功能的條件不同，可分為熱致響應(yīng)型、光致響應(yīng)型、酸堿響應(yīng)型、磁響應(yīng)型等不同類型。形狀記憶高分子制品的加工一般包括從初始形態(tài)在某種條件下(如，熱、光、磁等)變形為臨時(shí)形態(tài);再由臨時(shí)形態(tài)在變形條件下回復(fù)初始形態(tài)。
[0003]具有形狀記憶功能的高分子材料可以是單一組分的聚合物，也可以是軟化溫度不同、相溶性良好的兩種組分的嵌段或接枝共聚物或共混物。其中，壓敏記憶型材料是集感知和驅(qū)動(dòng)于一體的形狀記憶功能材料，備受人們矚目。廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星天線、機(jī)器人、自動(dòng)控制系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、運(yùn)輸過程中物體的受力檢測(cè)、壓力傳感元件和安全示警元件的組成等方面。但是目前所用的壓敏記憶型材料制作大多存在著工藝復(fù)雜，前期資金投入大，時(shí)間周期長(zhǎng)，原材料不易獲取等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種多孔壓敏形狀記憶型材料。該壓敏記憶材料是向海綿中加入特定混合液，成本低，制作工藝簡(jiǎn)單，原材料易獲取，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明是一種壓敏形狀記憶材料，以聚氨酯海綿為形狀記憶材料的彈性相，PU海綿內(nèi)壁附著的石蠟與硬脂酸混合物為可變相組成所述壓敏形狀記憶材料。
[0006]優(yōu)選的:石蠟與硬脂酸混合物的制備過程包括以下步驟:(1)按質(zhì)量配比稱取石蠟、石油醚、硬脂酸，所述質(zhì)量為石蠟1份，石油醚2?4份，硬脂酸 0.1 ?0.5 份；(2)將稱取的石蠟放入燒杯中置于恒溫水浴鍋中融化；(3)待石蠟融化完全，向燒杯中加入稱取好的硬脂酸使其完全融化，并攪拌均勻；(4)將石油醚放入另一個(gè)燒杯中置于恒溫水浴鍋預(yù)熱，然后再將石油醚倒進(jìn)含有硬脂酸和石蠟的燒杯中攪拌至均勻混合，即得混合液；(5)待石油醚揮發(fā)后，即得石蠟與硬脂酸混合物。
[0007]優(yōu)選的:石蠟包括并不僅限于為熔點(diǎn)為58?60°C的切片石蠟。
[0008]優(yōu)選的:硬脂酸為熔點(diǎn)為67?70°C的硬脂酸。
[0009]優(yōu)選的:石油醚為稀釋劑，并且為熔點(diǎn)為60?90°C的石油醚。
[0010]—種壓敏形狀記憶材料的制備方法，制備方法包括如下步驟:(1)將聚氨酯海綿按需求裁剪成合適尺寸，在ll〇°C的烘箱中預(yù)熱1小時(shí)；(2)將烘箱中的海綿取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，壓縮至原長(zhǎng)的30%-70%，待石油醚揮發(fā)后，即得到壓敏形狀記憶型材料。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以商業(yè)化聚氨酯(PU)海綿為支撐材料，加以石蠟、稀釋劑即石油醚、硬脂酸一定配比組成的混合液制備出具有形狀記憶的材料。本發(fā)明利用聚氨酯(PU)海綿，原料便宜且利于商業(yè)化的生產(chǎn)，該材料的主要特征:孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，孔隙孔徑連續(xù)，具有良好的吸附能力，硬脂酸對(duì)石蠟強(qiáng)度有明顯增強(qiáng)作用，石油醚是良好的石蠟稀釋劑，有易獲取，成本低，在石蠟?zāi)圻^程中易揮發(fā)等特點(diǎn)。
[0012]PU海綿構(gòu)成狀記憶型材料的彈性相;石蠟與硬脂酸構(gòu)成壓敏可變相，利用孔海綿吸附石蠟與硬脂酸的石油醚溶液，將吸附有混合溶液的海綿壓縮并維持壓縮狀態(tài)，待石油醚揮發(fā)后，石蠟與硬脂酸會(huì)附著于多孔海綿的內(nèi)部空間，形成壓敏形狀記憶材料，當(dāng)其受到外界壓力時(shí)，壓縮的海綿會(huì)自動(dòng)回復(fù)到海綿未被壓縮前的狀態(tài)。
[0013]本發(fā)明的多孔壓敏形狀記憶型材料，與以往的形狀記憶材料相比制備工藝簡(jiǎn)單， 反應(yīng)條件溫和，原料價(jià)格便宜，易于工業(yè)化生產(chǎn)，該材料在形狀記憶領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。
[0014]本發(fā)明采用了海綿構(gòu)成狀記憶型材料的彈性相；石蠟與硬脂酸構(gòu)成壓敏可變相。石油醚是良好的可變相的稀釋劑，并且石蠟、石油醚、硬脂酸與PU海綿易獲取，成本低， 可回收利用?！靖綀D說明】
[0015]圖1是本發(fā)明壓縮形變圖。
[0016]圖2是本發(fā)明形狀回復(fù)率隨壓縮次數(shù)示意圖。
[0017]圖3是混合液硬度隨硬脂酸濃度變化圖。【具體實(shí)施方式】
[0018]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。
[0019]如圖1-3所示，本發(fā)明是一種壓敏形狀記憶材料，以聚氨酯海綿為形狀記憶材料的彈性相，PU海綿內(nèi)壁附著的石蠟與硬脂酸混合物為可變相組成所述壓敏形狀記憶材料。
[0020]所述石蠟與硬脂酸混合物的制備過程包括以下步驟:(1)按質(zhì)量配比稱取石蠟、石油醚、硬脂酸，所述質(zhì)量為石蠟1份，石油醚2?4份，硬脂酸 0.1 ?0.5 份；(2)將稱取的石蠟放入燒杯中置于恒溫水浴鍋中融化；(3)待石蠟融化完全，向燒杯中加入稱取好的硬脂酸使其完全融化，并攪拌均勻；(4)將石油醚放入另一個(gè)燒杯中置于恒溫水浴鍋預(yù)熱，然后再將石油醚倒進(jìn)含有硬脂酸和石蠟的燒杯中攪拌至均勻混合，即得混合液；(5)待石油醚揮發(fā)后，即得石蠟與硬脂酸混合物。[〇〇21]其中:所述石蠟包括并不僅限于為熔點(diǎn)為58?60°C的切片石蠟;所述硬脂酸為熔點(diǎn)為67?70°C的、酸值為193.0?199.0(K0Hmg/g)的硬脂酸;所述石油醚為稀釋劑，并且為熔點(diǎn)為60?90°C的石油醚。
[0022] —種壓敏形狀記憶材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:(1)將聚氨酯海綿按需求裁剪成合適尺寸，在ll〇°C的烘箱中預(yù)熱1小時(shí)；(2)將烘箱中的海綿取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，壓縮至原長(zhǎng)的30%-70%，待石油醚揮發(fā)后，即得到壓敏形狀記憶型材料。[〇〇23] 實(shí)施例一所述石蠟與硬脂酸混合液的制備過程包括以下步驟:(1)按質(zhì)量配比稱取石蠟、石油醚、硬脂酸，所述質(zhì)量為石蠟1份，石油醚3份，硬脂酸0.4 份；(2)將稱取的石蠟放入燒杯中置于恒溫水浴鍋中融化；(3)待石蠟融化完全，向燒杯中加入稱取好的硬脂酸使其完全融化，并攪拌均勻；(4)將石油醚放入另一個(gè)燒杯中置于恒溫水浴鍋預(yù)熱，然后再將石油醚倒進(jìn)含有硬脂酸和石蠟的燒杯中攪拌至均勻混合，即得混合液；一種壓敏形狀記憶型材料的制備過程包括以下步驟:1)將多孔海綿裁剪成30mm*50mm*90mm的長(zhǎng)方體，在110 °C的烘箱中預(yù)熱1小時(shí)；2)將烘箱中的海綿取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，壓縮至原長(zhǎng) 60%，待石油醚揮發(fā)后，即得到壓敏形狀記憶型材料。[〇〇24] 實(shí)施例二所述石蠟與硬脂酸混合液的制備過程包括以下步驟:(1)按質(zhì)量配比稱取石蠟、石油醚、硬脂酸，所述質(zhì)量為石蠟1份，石油醚3.5份，硬脂酸 0 ? 4份；(2)將稱取的石蠟放入燒杯中置于恒溫水浴鍋中融化；(3)待石蠟融化完全，向燒杯中加入稱取好的硬脂酸使其完全融化，并攪拌均勻；(4)將石油醚放入另一個(gè)燒杯中置于恒溫水浴鍋預(yù)熱，然后再將石油醚倒進(jìn)含有硬脂酸和石蠟的燒杯中攪拌至均勻混合，即得混合液；一種壓敏形狀記憶型材料的制備過程包括以下步驟:1)將多孔海綿裁剪成30mm*50mm*90mm的長(zhǎng)方體，在110 °C的烘箱中預(yù)熱1小時(shí)；2)將烘箱中的海綿取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，壓縮至原長(zhǎng) 50%，待石油醚揮發(fā)后，即得到壓敏形狀記憶型材料。[〇〇25] 實(shí)施例三所述石蠟與硬脂酸混合液的制備過程包括以下步驟:(1)按質(zhì)量配比稱取石蠟、石油醚、硬脂酸，所述質(zhì)量為石蠟1份，石油醚4份，硬脂酸0.4 份；(2)將稱取的石蠟放入燒杯中置于恒溫水浴鍋中融化；(3)待石蠟融化完全，向燒杯中加入稱取好的硬脂酸使其完全融化，并攪拌均勻；(4)將石油醚放入另一個(gè)燒杯中置于恒溫水浴鍋預(yù)熱，然后再將石油醚倒進(jìn)含有硬脂酸和石蠟的燒杯中攪拌至均勻混合，即得混合液；一種壓敏形狀記憶型材料的制備過程包括以下步驟:1)將多孔海綿裁剪成30mm*50mm*90mm的長(zhǎng)方體，在110 °C的烘箱中預(yù)熱1小時(shí)；2)將烘箱中的海綿取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，壓縮至原長(zhǎng) 70%，待石油醚揮發(fā)后，即得到壓敏形狀記憶型材料。
[0026]本發(fā)明提供了一種壓敏型形狀記憶材料及其制備方法，所涉及的材料由聚氨酯(PU)海綿、石蠟、硬脂酸等組成，其中，PU海綿構(gòu)成狀記憶型材料的彈性相;石蠟與硬脂酸的混合物構(gòu)成可變相，利用多孔海綿吸附石蠟與硬脂酸的石油醚溶液，將吸附有混合溶液的海綿壓縮并維持壓縮狀態(tài)，待石油醚揮發(fā)后，石蠟與硬脂酸的混合物會(huì)附著于多孔海綿的內(nèi)部空間，形成壓敏形狀記憶材料。當(dāng)其受到外界壓力時(shí)，壓縮的PU海綿會(huì)自動(dòng)回復(fù)到海綿未被壓縮前的狀態(tài)。本發(fā)明制備的壓敏形狀記憶材料，可作為壓力傳感元件用于監(jiān)測(cè)物體運(yùn)輸過程中受力情況(如物體側(cè)翻，顛簸，翻滾等)，以及其他類似的應(yīng)用場(chǎng)合。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，原料價(jià)格便宜，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓敏形狀記憶材料，其特征在于:以聚氨酯海綿為形狀記憶材料的彈性相，PU海 綿內(nèi)壁附著的石蠟與硬脂酸混合物為可變相組成所述壓敏形狀記憶材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種壓敏形狀記憶材料，其特征在于:所述石蠟與硬脂酸混合物 的制備過程包括以下步驟:(1)按質(zhì)量配比稱取石蠟、石油醚、硬脂酸，所述質(zhì)量為石蠟1份，石油醚2?4份，硬脂酸 0.1 ?0.5 份；(2 )將稱取的石蠟放入燒杯中置于恒溫水浴鍋中融化；(3)待石蠟融化完全，向燒杯中加入稱取好的硬脂酸使其完全融化，并攪拌均勻；(4)將石油醚放入另一個(gè)燒杯中置于恒溫水浴鍋預(yù)熱，然后再將石油醚倒進(jìn)含有硬脂 酸和石蠟的燒杯中攪拌至均勻混合，即得混合液；(5)待石油醚揮發(fā)后，即得石蠟與硬脂酸混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種壓敏形狀記憶材料的制備方法，其特征在于:所述制備方法 包括如下步驟:(1)將聚氨酯海綿按需求裁剪成合適尺寸，在ll〇°C的烘箱中預(yù)熱1小時(shí)；(2)將烘箱中的海綿取出，放入配好的混合液中充分吸收，待其吸收完全后，壓縮至原 長(zhǎng)的30%-70%，待石油醚揮發(fā)后，即得到壓敏形狀記憶材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種壓敏形狀記憶材料，其特征在于:所述石蠟包括并不僅限于 熔點(diǎn)為58?60°C的切片石蠟。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種壓敏形狀記憶材料，其特征在于:所述硬脂酸為熔點(diǎn)為67? 70°C的硬脂酸。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種壓敏形狀記憶材料，其特征在于:所述石油醚為稀釋劑，并 且為熔點(diǎn)為60?90°C的石油醚。
【文檔編號(hào)】C08K5/09GK105968788SQ201610629770
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年8月4日
【發(fā)明人】王倡春, 任金剛, 張佳星, 張京徽, 黃澤慧, 謝忱, 魯天暄
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院