專利名稱：一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種記憶材料，特別是涉及一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物。
背景技術(shù)：
目前已有的熱驅(qū)動(dòng)形狀記憶材料(合金，聚合物等)在高溫(高于形狀恢復(fù)溫度)下 有良好的彈性，而在低溫(低于形狀恢復(fù)溫度)下呈現(xiàn)準(zhǔn)塑性變形或脆性破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物。為有機(jī)硅(膠) 與乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物，如熱融膠)相混合而成，并可通過加熱來恢復(fù)原 來的形狀(熱驅(qū)動(dòng))，此形狀記憶聚合物在高低溫下都有如橡膠般的優(yōu)異彈性性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，此形狀記憶聚合物在高低溫下都有良好的 彈性性能，其組份為有機(jī)硅或有機(jī)膠和乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物，如熱融膠；其 熱驅(qū)動(dòng)溫度為乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物的融化或軟化溫度，熱驅(qū)動(dòng)溫度通過選 擇具有相應(yīng)的融化或軟化溫度的乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物來實(shí)現(xiàn)；其有機(jī)硅或 有機(jī)膠和乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物的體積比為10:1至1:1。所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，提高其有機(jī)硅或有機(jī)膠的含量 增加形狀記憶聚合物的形狀恢復(fù)率；而提高其乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物的含 量增加形狀記憶聚合物的形狀固定率。所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，其有機(jī)硅或有機(jī)膠是雙組份或單 組份，并是固化類型的有機(jī)硅或有機(jī)膠，如紫外光固化。所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，本聚合物附加其它組分，增強(qiáng)材 料熱力學(xué)性能。所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，本聚合物采用成分差異的有機(jī)硅 或有機(jī)膠，調(diào)節(jié)其強(qiáng)度和剛性，及加工工藝的相互匹配性。所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，本聚合物加入顆?；蚶w維，提高 材料的強(qiáng)度和剛性。所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，本聚合物加入導(dǎo)電顆粒或纖維， 使材料通過通電或電阻加熱的方式達(dá)到形狀恢復(fù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
本發(fā)明為一種新型(橡膠狀)彈性形狀記憶聚合物，可以如橡膠那樣在高低溫下都呈現(xiàn) 優(yōu)異的彈性性能。此種形狀記憶材料克服了現(xiàn)有形狀記憶材料(合金，聚合物等)在相對(duì) 低溫(低于形狀恢復(fù)溫度)下呈現(xiàn)準(zhǔn)塑性變形或脆性破壞的問題。


圖1為本發(fā)明之循環(huán)單軸拉伸試驗(yàn)室溫(低溫)下循環(huán)加載(A)平直(原始)a形 狀照片；
圖2為本發(fā)明之循環(huán)單軸拉伸試驗(yàn)室溫(低溫)下循環(huán)加載(A)平直(原始)b形狀照片； 圖3為本發(fā)明之循環(huán)單軸拉伸試驗(yàn)室溫(低溫)下循環(huán)加載(A)平直(原始)a-b形狀 曲線；
圖4為本發(fā)明之循環(huán)單軸拉伸試驗(yàn)室溫(低溫)下循環(huán)加載(B)彎曲(臨時(shí))a形狀照
片；
圖5為本發(fā)明之循環(huán)單軸拉伸試驗(yàn)室溫(低溫)下循環(huán)加載(B)彎曲(臨時(shí))b形狀照
片；
圖6為本發(fā)明之循環(huán)單軸拉伸試驗(yàn)室溫(低溫)下循環(huán)加載(B)彎曲(臨時(shí))a-b形狀 曲線；
圖7為本發(fā)明橡膠狀彈性形狀記憶聚合物在加熱下的形狀恢復(fù)過程照片。注本發(fā)明的附圖為狀態(tài)分析示意圖或照片，圖中文字或影像不清晰并不影響對(duì) 本發(fā)明技術(shù)方案的理解。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明所提的彈性形狀記憶聚合物，至少包含兩個(gè)基本組分有機(jī)硅(膠)和乙 烯醋酸乙烯酯(EVA)，通過附加其它組分，可達(dá)到增強(qiáng)材料熱力學(xué)性能的目的。有機(jī)硅(膠) 可以是雙組份或單組份。也可以是各種固化類型(如紫外光固化)的有機(jī)硅(膠)。在將有機(jī)硅(膠)和乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)混合并固化后，如圖 1之循環(huán)單軸拉伸試驗(yàn)所示，生成物具有很好的彈性性能，且加載和卸載曲線基本重合。因?yàn)橛袡C(jī)硅(膠)以硅-氧(Si-O)鍵為主鏈結(jié)構(gòu)，鍵能在有機(jī)硅(膠)中為121 千卡/克分子，所以有機(jī)硅(膠)產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，并有優(yōu)異的彈性性能。高溫下分子的 化學(xué)鍵不斷裂、不分解。同時(shí)有機(jī)硅(膠)也耐低溫。無(wú)論是化學(xué)性能還是物理機(jī)械性能，隨 溫度的變化都很小。乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)在受熱后會(huì)變軟(融化)。因?yàn)橛袡C(jī)硅 (膠)和乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)之間不發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，本熱驅(qū)動(dòng)形 狀記憶聚合物的形狀恢復(fù)溫度即為乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)的受熱軟化(融 化)溫度。加熱至乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)的軟化(融化)溫度后，由于有機(jī) 硅(膠)優(yōu)異的彈性性能，本材料此刻仍具有很好的彈性變形能力，因此此聚合物可任意 變形。在變形狀態(tài)下冷卻至乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)固化。固化后變形了的 乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)保證本材料可以基本維持此變形形狀(臨時(shí)形態(tài))。 當(dāng)再次加熱至乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)變軟(融化)后，乙烯醋酸乙烯酯(或 其復(fù)合/混合物)的約束效應(yīng)消失，有機(jī)硅(膠)釋放出臨時(shí)形態(tài)中因變形而產(chǎn)生的彈性 能，材料自動(dòng)恢復(fù)到原來的形狀，表現(xiàn)出形狀記憶效應(yīng)(如圖2所示)。有機(jī)硅(膠)和 乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)體積比約為10:1至1:1。提高有機(jī)硅(膠)的含量
4可以有效地增加形狀記憶聚合物的形狀恢復(fù)率，而提高乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合 物)的含量可以有效地增加形狀記憶聚合物的形狀固定率。一般來說，隨著乙烯醋酸乙烯 酯(或其復(fù)合/混合物)含量的增大，此形狀記憶聚合物的楊氏模量和單軸受拉下的斷裂 載荷均減小，而延展性則增強(qiáng)。本發(fā)明橡膠狀彈性形狀記憶聚合物有機(jī)硅(膠)[A]和乙烯醋酸乙烯酯[B]。通過 附加其它組分，可達(dá)到增強(qiáng)材料熱力學(xué)性能的目地。A可以為單組分或雙組分。B可以為 其復(fù)合/混合物，如熱融膠。B均勻地分散入A，并在A內(nèi)固化后，橡膠狀彈性形狀記憶聚合物的制備就完成 了。具體分散和固化程序隨所采用的具體的A和B而定。在高溫下，B融化變軟，但A的優(yōu)異彈性保證本材料仍然有很好的彈性變形性能。 變形后冷卻，待B固化后在撤去約束。變形后的B可保證本材料可以基本維持原高溫下的 變形形狀(臨時(shí)形態(tài))。在加熱至B融化后，B的約束效應(yīng)消失，A釋放出臨時(shí)形態(tài)下變形 產(chǎn)生的彈性能，材料恢復(fù)原來的形狀，表現(xiàn)出形狀記憶效應(yīng)。本材料的具體制備工藝可有多種，主要取決于原材料的特性。對(duì)雙組分的有機(jī)硅 (膠)和基于乙烯醋酸乙烯酯的熱融膠來說，一種制作方法為
1)將重量或者體積百分率(如30%)的熱融膠添加到液態(tài)硅膠中。2)加熱直到熱融膠完全融化。3)充分?jǐn)嚢枋篃崛谀z與液態(tài)硅膠混合均勻4)冷卻至熱融膠的融點(diǎn)以下。5)添加固化劑并再次充分?jǐn)嚢枋够旌暇鶆?) 固化有機(jī)硅。通過采用不同的乙烯醋酸乙烯酯(或其復(fù)合/混合物)，本材料(橡膠狀彈性形狀 記憶聚合物)的形狀恢復(fù)溫度可任意調(diào)節(jié)。通過采用不同的有機(jī)硅(膠)，可調(diào)節(jié)本材料(橡膠狀彈性形狀記憶聚合物)的強(qiáng) 度和剛性，及加工工藝的匹配性。通過加入其他組份，可進(jìn)一步改善本發(fā)明所涉及的材料的性能。比如 加入顆粒/纖維，可提高材料的強(qiáng)度和剛性。加入導(dǎo)電顆粒/纖維，可使材料通過通電(電阻)加熱的方式達(dá)到形狀恢復(fù)。
權(quán)利要求
一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，此形狀記憶聚合物在高低溫下都有良好的彈性性能，其特征在于，其組份為有機(jī)硅或有機(jī)膠和乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物，如熱融膠；其熱驅(qū)動(dòng)溫度為乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物的融化或軟化溫度，熱驅(qū)動(dòng)溫度通過選擇具有相應(yīng)的融化或軟化溫度的乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物來實(shí)現(xiàn)；其有機(jī)硅或有機(jī)膠和乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物的體積比為10:1至1:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，其特征在于，提高 其有機(jī)硅或有機(jī)膠的含量增加形狀記憶聚合物的形狀恢復(fù)率；而提高其乙烯醋酸乙烯酯 或其復(fù)合物或混合物的含量增加形狀記憶聚合物的形狀固定率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，其特征在于，其有 機(jī)硅或有機(jī)膠是雙組份或單組份，并是固化類型的有機(jī)硅或有機(jī)膠，如紫外光固化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，其特征在于，本聚 合物附加其它組分，增強(qiáng)材料熱力學(xué)性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，其特征在于，本聚 合物采用成分差異的有機(jī)硅或有機(jī)膠，調(diào)節(jié)其強(qiáng)度和剛性，及加工工藝的相互匹配性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，其特征在于，本聚 合物加入顆粒或纖維，提高材料的強(qiáng)度和剛性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，其特征在于，本聚 合物加入導(dǎo)電顆?；蚶w維，使材料通過通電或電阻加熱的方式達(dá)到形狀恢復(fù)。
全文摘要
一種具有橡膠狀彈性的形狀記憶聚合物，涉及一種記憶材料，此形狀記憶聚合物在高低溫下都有良好的彈性性能，其組份為有機(jī)硅或有機(jī)膠和乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物，如熱融膠；其熱驅(qū)動(dòng)溫度為乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物的融化或軟化溫度，熱驅(qū)動(dòng)溫度通過選擇具有相應(yīng)的融化或軟化溫度的乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物來實(shí)現(xiàn)；其有機(jī)硅或有機(jī)膠和乙烯醋酸乙烯酯或其復(fù)合物或混合物的體積比為10:1至1:1。此種形狀記憶材料克服了現(xiàn)有形狀記憶材料(合金,聚合物等)在相對(duì)低溫(低于形狀恢復(fù)溫度)下呈現(xiàn)準(zhǔn)塑性變形或脆性破壞的問題。此形狀記憶聚合物在高低溫下都有如橡膠般的優(yōu)異彈性性能。
文檔編號(hào)C08L23/08GK101985518SQ20101052595
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者孫麗, 黃為民 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)建筑大學(xué)