EVA热致型形状记忆高分子材料的制备与性能研究

采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)热塑性弹性体制备了热致型形状记忆高分子材料,研究了其力学性能、取向结构、结晶性能及不同变形模式下的形状记忆性能,探讨了变形温度和回复温度对形状记忆效应的影响。结果表明,EVA拉伸试样表面存在明显的取向结构,这为形状回复提供了驱动力;拉伸作用促进了试样结晶,变形回复后试样DSC曲线存在双峰;在拉伸、螺旋和卷曲模式下,EVA试样均呈现良好的形状记忆效应;当变形温度接近EVA熔融温度76℃时,试样可同时获得良好的形状固定率(其值95%)和优异的形状回复率(其值95%);升高回复温度可显著加快EVA试样形状回复速率。     

PTW反应性增容PP/PET共混合金的热致形状记忆性能研究

选用乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PTW)作为反应性增容剂,采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/PTW共混合金。研究了组分含量、拉伸比、形变回复温度和时间对共混合金的形变回复率的影响。结果表明:少量PTW即可显著提高PP与PET之间的相容性,当拉伸比为80%,回复温度为170℃,回复时间为120 s时,PP/PET/PTW(质量比85/15/1)共混合金的形状记忆性能达到最优,形变回复率达到95%以上。     

EAA基热致型热塑性形状记忆高分子弹性体的制备与性能研究

采用乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)热塑性弹性体制备了热致型形状记忆高分子材料,并对其力学性能、微观取向结构、结晶行为和不同变形模式下的形状记忆效应进行了研究,还对变形温度与回复温度对其形状记忆效应的影响进行了探讨。结果表明,EAA样品拉伸表面存在明显取向结构,为其形状回复提供了驱动力;根据EAA样品的熔融、结晶和粘弹行为可确定其形状记忆变形温度和回复温度范围;在拉伸、旋转和卷曲模式下,EAA样品均表现出良好形状记忆效应;当变形温度接近EAA熔点且为95℃时,EAA样品同时具备优异的形状固定率(98.7%)和良好的形状回复率(91.5%);升高回复温度可提高EAA样品形状回复速率。     

基于EMA热塑性弹性体的热致型形状记忆高分子的制备与性能

以乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)制备热致型形状记忆高分子,通过伺服控制拉力试验机、差示扫描量热分析、拉伸夹具和电热恒温水浴锅研究了其力学行为、取向结构、结晶行为及不同变形模式下的形状记忆行为,并研究了形状记忆效应受到预热温度和回复温度的影响规律。结果表明,EMA拉伸样品的表面存在明显的取向结构,这为其形状回复提供了驱动力;EMA具有良好的结晶性能,且熔融温度为98℃;拉伸、螺旋和卷曲模式下,EMA样品均呈现出良好的形状记忆效应;当变形温度接近EMA的熔融温度时,EMA样品的形状固定率大于95%且形状回复率大于90%;EMA样品的形状回复速率会随着温度的升高而加快。     

(E/VAC)-g-MAH/PA6共混物的热致形状记忆功能

采用马来酸酐接枝(乙烯／乙酸乙烯酯)共聚物[(E／VAC)-g-MAH]与尼龙6(PA6)共混制备了具有微晶物理交联结构的(E／VAC)—g—MAH／PA6形状记忆体系。研究了PA6含量与聚合度、形变拉伸温度与形变回复温度及回复次数等因素对形状记忆功能的影响。结果表明,形状回复率随着PA6含量的增加而上升,在形变回复温度为80—100℃时达到最大值(大于95％),并随着回复次数的增多而显著下降。     

硬段结构对分子链含亲水基团的聚氨酯形状记忆性能的影响

采用自乳化法,用聚酯二元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺(EDA)、三羟甲基丙烷(TMP)等单体合成了分子链含亲水基团的聚氨酯.用FTIR对聚氨酯进行了结构表征,并测试了胶膜力学性能和形状记忆性能.主要探讨了硬段结构与质量分数,回复温度和多次拉伸-回复对聚氨酯形状回复率的影响.结果表明,聚氨酯分子链内引入苯环或化学交联结构,可以改善材料的力学性能和形状记忆性能;聚氨酯的硬段质量分数有一最佳值,达到此值形状回复率最大;不同硬段结构的聚氨酯达到最大形变回复率的临界硬段质量分数不同,硬段的结构越稳定,其在形状记忆聚氨酯中的质量分数越低.多次拉伸-回复可以提高形状记忆性能.     

MAH改性PE/PA6共混体系的热致形状记忆功能

采用马来酸酐(MAH)改性聚乙烯(PE)与尼龙6(PA6)接枝共混方法制备具有微晶物理交联结构的形状记忆体系。在不同条件下,对不同组分含量试样的形状回复率进行测试,研究回复温度、拉伸率、形变固定时间、回复次数等因素对该体系形状记忆性能的影响。结果表明,这些因素对体系微晶物理交联结构稳定的影响是导致形状记忆性能变化的根本原因。     

TPI形状记忆性能研究

研究硫黄用量对反式1,4-聚异戊二烯(TPI)硫化胶物理性能和热致形状记忆性能的影响以及TPI硫化胶的电致形状记忆性能。结果表明,随着硫黄用量的增大,TPI硫化胶化学交联密度和总交联密度增大,定伸应力和拉伸强度减小,拉断伸长率增大,热刺激响应回复温度降低,最终形变回复率增大,形变回复速率先增大后减小;TPI硫化胶具有良好的电致形状记忆性能,随着施加电压的增大,TPI硫化胶最终形变回复率增大,形变回复时间缩短。     

可降解双重响应形状记忆嵌段共聚物(PBS-PEG)的合成及药物释放应用

以1,4-丁二酸(SA)、1,4-丁二醇(BD)、聚乙二醇(PEG, Mn=4000)为原料,通过一步法熔融聚合,制备水致和热致双重响应特性的形状记忆嵌段共聚物(PBS-PEG)。采用红外光谱、核磁共振、差示扫描量热仪、X射线衍射仪对共聚物的结构和结晶性能进行表征;采用拉伸测试对共聚物的热响应及水响应的形状记忆特性进行研究;采用静电纺丝技术制备负载紫杉醇的纤维膜,并研究其在PBS缓冲溶液中的释药行为。结果表明:室温下PBS-PEG与水接触时,PEG结晶相会迅速吸水,结晶相被破坏,材料尺寸迅速回缩,回复率可达60%。在高温拉伸试验中材料形变回复率可超过65%,热致记忆形变优于水致记忆形变性能。载药纤维膜在37℃下具有良好的药物缓释特性。缓释温度接近结晶形状记忆材料可逆相的熔融温度。制备的形状记忆材料在生物医学领域内具有潜在的应用价值。     

形状记忆电纺和本体薄膜的回复性能

采用溶液直接成膜法和静电纺丝法分别制得形状记忆聚氨酯本体薄膜和具有微结构的电纺薄膜,将其经过弯曲变形,测定形变后2种薄膜在空气中响应回复情况的差异.通过时间-形状回复率曲线可知,电纺薄膜先响应回复,且响应回复的时间是本体薄膜用时的1/3,达到6s.DSC结果显示,2种薄膜的熔融温度相差小于2℃,熔程均为30 ～ 50℃.其形状记忆性的差异主要由于薄膜不同的微结构造成.     

形状记忆环氧树脂自修复涂层制备及性能研究

以E51环氧树脂为成膜物质,通过调整聚醚胺固化剂的比例和聚四亚甲基醚二醇增韧剂的比例,采用浇筑法制得条状样品,测试其形状回复率、回复时间和拉伸曲线,研究原料用量对环氧树脂涂层形状记忆能力和韧性的影响,从而得出具有最佳形状记忆效应的配比。实验结果表明:当环氧树脂固化程度为70%时,形状回复率最好,回复时间最短。以此配比为基础制备了环氧树脂涂层,研究了其电化学性能。当涂层表面划痕在120 ℃加热30 min后,划痕尺寸减小,涂层自腐蚀电位升高,涂层具有较好的自修复效果。     

电致形状记忆聚己内酯／炭黑复合导电高分子材料的研究

制备了具有电致形状记忆特性的聚己内酯/炭黑(PCL/CB)复合导电高分子材料,研究了其电致形状记忆特性。结果表明,以交联聚酯作为聚合物基体、导电炭黑作为导电填料的复合导电高分子材料具有良好的电致形状记忆特性。拉伸2倍的CB300-25试样在200V电压作用下的形变回复率可达100%,响应时间140s。炭黑质量含量为25%的试样与炭黑含量为20%的试样相比,其响应时间较短,形变回复率也较高。随着电压的提高,试样的响应时间缩短,形变回复率提高。     

反式-1,4-聚异戊二烯/炭黑导电复合材料的形状记忆性能

采用熔融共混法及适度硫化工艺制备了反式-1,4-聚异戊二烯/炭黑导电复合材料,研究了该复合材料的力学性能、导电性、热致及电致形状记忆性能。结果表明,随炭黑用量的增加,复合材料的拉伸强度先增加后减少,拉断伸长率逐渐降低,100%定伸应力和300%定伸应力呈升高趋势;高导电炭黑可大幅提高复合材料的导电性,复合材料的热刺激响应回复温度逐渐升高,热致形变回复率和热致回复速度均降低,热致形状记忆性能降低。复合材料具有良好的电致形状记忆性能,高导电炭黑的用量和外加电压对复合材料的电致形状记忆性能有重要影响,电致形变回复率和回复速度随外加电压或高导电炭黑用量的增加而增加。     

层压制备交联LDPE及其形状记忆性能的研究

采用层压成型的工艺,在低剪切应力下制备了交联低密度聚乙烯(XLPE)。对XLPE进行了凝胶含量、形状记忆性能与拉伸强度的测试。结果表明:当过氧化二异丙苯(DCP)质量分数为1.0%时,凝胶含量接近70%并趋于稳定,形状回复率达到100%,XLPE的拉伸强度提高。说明组合加工方法可显著提高DCP的交联效率,XLPE的形状回复与力学性能有明显的改进。     

微波驱动咪唑类聚离子液体/聚乙烯醇形状记忆材料

结合微波驱动原理、聚离子液体（PIL）及形状记忆聚合物的结构特性,目的是设计合成完全基于聚合物、能在微波驱动下快速回复的聚离子液体/聚乙烯醇（PVA）形状记忆复合材料。首先合成了乙烯基咪唑功能性离子液体单体（[ViEtIm][BF₄],ILM）,之后在含有戊二醛的PVA溶液中对ILM进行原位聚合生成PIL,将PIL引入到交联PVA中,形成聚乙烯基咪唑PIL/PVA形状聚合物复合材料（SMPC）。用核磁对ILM和PIL的结构进行了表征,证明了所合成目标化合物的结构准确性。介电性能测试结果显示PIL/PVA有较高的介电常数和介电损耗,当P[ViEtIm][BF₄]含量从0增加到30%时PIL/PVA复合材料的介电损耗因子呈增大趋势,可见PIL是一种有效的微波吸收介质。弯曲法测试结果表明该复合材料在微波驱动下具有很好的形状记忆效应,所有复合材料的形变固定率都接近100%且形变回复率都高达80%以上,且PIL的含量和微波输出功率的大小对材料回复率和回复时间有显著影响。140 W的微波足以驱动PIL/PVA SMPC发生回复,280 W下40 s内可以完成,微波功率增大到420 W时SMPC在20 s内可回复到起始形状。     

反式-1，4-聚异戍二烯／炭黑导电复合材料的形状记忆性能

采用熔融共混法及适度硫化工艺制备了反式-1．4-聚异戊二烯／炭黑导电复合材料．研究了该复合材料的力学性能、导电性、热致及电致形状记忆性能。结果表明．随炭黑用量的增加,复合材料的拉伸强度先增加后减少．拉断仲长率逐渐降低。100％定伸应力和300％定伸应力呈升高趋势;高导电炭黑可大幅提高复合材料的导电性,复合材料的热刺激响应回复温度逐渐升高．热致形变回复率和热致回复速度均降低,热致形状记忆性能降低。复合材料具有良好的电致形状记忆性能．高导电炭黑的用量和外加电压对复合材料的电致形状记忆性能有重要影响．电致形变回复率和回复速度随外加电压或高导电炭黑用量的增加而增加。     

微波驱动咪唑类聚离子液体/聚乙烯醇形状记忆材料

结合微波驱动原理、聚离子液体(PIL)及形状记忆聚合物的结构特性,目的是设计合成完全基于聚合物、能在微波驱动下快速回复的聚离子液体/聚乙烯醇(PVA)形状记忆复合材料。首先合成了乙烯基咪唑功能性离子液体单体([Vi Et Im][BF4],ILM),之后在含有戊二醛的PVA溶液中对ILM进行原位聚合生成PIL,将PIL引入到交联PVA中,形成聚乙烯基咪唑PIL/PVA形状聚合物复合材料(SMPC)。用核磁对ILM和PIL的结构进行了表征,证明了所合成目标化合物的结构准确性。介电性能测试结果显示PIL/PVA有较高的介电常数和介电损耗,当P[Vi Et Im][BF4]含量从0增加到30%时PIL/PVA复合材料的介电损耗因子呈增大趋势,可见PIL是一种有效的微波吸收介质。弯曲法测试结果表明该复合材料在微波驱动下具有很好的形状记忆效应,所有复合材料的形变固定率都接近100%且形变回复率都高达80%以上,且PIL的含量和微波输出功率的大小对材料回复率和回复时间有显著影响。140 W的微波足以驱动PIL/PVA SMPC发生回复,280 W下40 s内可以完成,微波功率增大到420 W时SMPC在20 s内可回复到起始形状。     

XLPE在穿插法修复旧管道领域中的应用

研究了硅烷交联聚乙烯(XLPE)材料的形状记忆性能,探讨了其在穿插法修复旧管道领域的应用前景。结果表明：XLPE试件在HDPE熔点附近,可发生300％以上的形变,并且形变的长时间保持率很高;只有在不低于形变温度的激活温度下,才能有较大的形变回复率,并且随着激活温度的进一步升高,形变回复率提高：115℃下形变,125℃或135℃下回复,可达到100％的形变回复率,是优异的形状记忆材料,适用于穿插法修复旧管道领域。     

由反式聚异戊二烯制备的形状记忆聚氨酯材料

本发明属于形状记忆聚氨酯材料技术领域，具体涉及以天然或合成的反式聚异戊二烯为基本原料，经过化学改性，从而制备的形状记忆聚氨酯材料。共组分有羟基化反式聚异戊二烯、二异氰酸酯和扩链剂。本发明的形状记忆聚氨酯材料在热拉伸、冷却固定形状后，经加热可回复到初始形状；形状记忆温度40-80℃；形变回复率100～80％，一般大于85％；在相对初始形状的拉伸形变达到100％时，仍保持上述回复率。本发明材料可用作临床外科材料、电线电缆套管、建筑管材连接套管、密封圈和温控元件等形状记忆器件，以及织物和成衣的形状记忆处理剂。     

有机小分子杂化聚降冰片烯 形状记忆性能的研究

以聚降冰片烯(PNB)为研究对象,研究增塑剂(塑分T和环保芳烃油)和有机小分子(微晶蜡、淀粉和碱木质素)对PNB形状记忆性能的影响。结果表明:添加环保芳烃油的PNB玻璃化温度在室温(20℃)附近,塑分T对PNB的玻璃化温度影响不大,有利于PNB在室温下的形变固定;在玻璃化温度起始温度下拉伸时,几种填充PNB均出现屈服现象,且呈现硬而韧的应力-应变特征;几种填充PNB均具有优良的传统形状记忆性能,形状固定率在98%以上,形状恢复率在70%以上,其可逆塑性形状记忆性能低于传统形状记忆性能,可逆塑性形状固定率为49%~77%;微晶蜡杂化PNB具有优异的形状记忆性能。