一種三重形狀記憶復合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及形狀記憶復合材料的制備方法，特別是涉及一種三重形狀記憶材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]形狀記憶聚合物(SMPs)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的新型功能高分子材料，是指具有初始形狀的聚合物在被固定變形后，可以在外部刺激(如熱、光、電、磁場、水等)的作用下恢復初始形狀的聚合物。常規(guī)的形狀記憶聚合物為二重形狀記憶聚合物，可以被應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、智能紡織材料、管型材料等，由于它們出色的性能，近些年來得到越來越多的關(guān)注。三重形狀記憶聚合物是指能夠固定兩個形狀，并且加熱后能夠順序從一個形狀恢復到另一個，并最終回復到初始形狀的聚合物三重形狀記憶聚合物，其形狀記憶效應(yīng)比二重形狀記憶聚合物更加明顯，在許多領(lǐng)域具有被應(yīng)用可能。但是目前報道的三重形狀聚合物大多需要復雜的分子結(jié)構(gòu)，只有極少量的高聚物才能實現(xiàn)三重形狀記憶功能，且形狀固定率低，不利于后續(xù)的應(yīng)用。
[0003]環(huán)氧樹脂是通用材料，具有良好的力學性能及熱穩(wěn)定性，并且是很好的形狀記憶材料。但通常只具有二重記憶效果。因此，通過對三重形狀記憶復合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在環(huán)氧樹脂中加入第二相材料，使其具有雙玻璃化溫度，通過復合工藝和結(jié)構(gòu)調(diào)控，制備三重形狀記憶復合材料，這對于形狀記憶材料的理論研宄和實際應(yīng)用均具有重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三重形狀記憶復合材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種三重形狀記憶復合材料的制備方法，該方法的步驟如下:
(1)將環(huán)氧樹脂、固化劑按質(zhì)量比為5:3~4的比例，通過機械攪拌混合均勻后，加入PEG和納米二氧化硅按質(zhì)量比為10: 0.5-3的組成的混合溶液，在60°C抽真空脫泡后獲得溶液A，其中，納米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的質(zhì)量分數(shù)為10% ；
(2)將環(huán)氧樹脂、固化劑、PEG按5:4:1.5-2的質(zhì)量比，通過機械攪拌混合均勻，在60°C下抽真空脫泡后獲得溶液B;
(3)將1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下預(yù)固化30min后，倒入I重量份的溶液B，繼續(xù)固化3.5h，即得到所需三重形狀記憶復合材料。
[0006]進一步地，所述步驟I中的PEG分子量為200。
[0007]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂、固化劑、聚乙二醇和納米二氧化硅的比例，制備出不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的形狀記憶復合材料。加入PEG可以提高環(huán)氧樹脂的斷裂伸長率，有助于三重形狀記憶測試，同時調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，制備玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低的環(huán)氧樹脂復合材料。加入納米二氧化硅可以提高環(huán)氧樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，而PEG可以起到分散納米二氧化硅的作用，從而制備出納米二氧化硅分散良好的具有較高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的環(huán)氧樹脂復合材料。再通過將不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的環(huán)氧樹脂進行片層疊加，制備出具有兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的形狀記憶復合材料，利用這兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度作為轉(zhuǎn)變溫度，使復合材料具有三重形狀記憶效果。本發(fā)明制備方法簡單，設(shè)備要求低，只要將不同的組份按配比混合均勻即可；制備的三重形狀記憶復合材料存儲周期長，性能穩(wěn)定，不存在化學反應(yīng)、毒性、爆炸危險及環(huán)境沖突；形狀回復和形狀保持性能良好，具有良好的形狀回復率和形狀固定率。
[0008]
【附圖說明】
[0009]圖1是實施例1制備的樣品的DMA圖；
圖2是實施例1制備的樣品的三重形狀記憶效果圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]本發(fā)明方法的步驟如下:
(1)將環(huán)氧樹脂、固化劑按質(zhì)量比為5:3~4的比例，通過機械攪拌混合均勻后，加入PEG和納米二氧化硅按質(zhì)量比為10: 0.5-3的組成的混合溶液，在60°C抽真空脫泡后獲得溶液A，其中，納米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的質(zhì)量分數(shù)為10% ；
(2)將環(huán)氧樹脂:固化劑:PEG按5:4:1.5~2的質(zhì)量比，通過機械攪拌混合均勻，在60°C下抽真空脫泡后命名為溶液B備用。
[0012](3)將1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下預(yù)固化30min后，倒入I重量份的溶液B，繼續(xù)固化3.5h，即得到所需三重形狀記憶復合材料。
[0013]所述步驟(I)中的PEG分子量可以為200。
[0014]實施例1:
(1)將環(huán)氧樹脂:固化劑按質(zhì)量比為5:4的比例，通過機械攪拌混合均勻后，加入納米二氧化硅和PEG (分子量為200)按質(zhì)量比為10: 0.5的組成的混合溶液，在60°C抽真空脫泡后命名為溶液A備用，其中，納米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的質(zhì)量分數(shù)為10% ；
(2)將環(huán)氧樹脂:固化劑:PEG按5:4:1.5的質(zhì)量比，通過機械攪拌混合均勻，在60°C下抽真空脫泡后命名為溶液B備用；
(3)將2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下預(yù)固化30min后，倒入I重量份的溶液B，繼續(xù)固化3.5h，即得到所需三重形狀記憶復合材料。
[0015]圖1是該實施例制備的三重形狀記憶復合材料的DMA圖，從圖中可以看出，材料具有兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，初步具備實現(xiàn)三重形狀記憶的條件。圖2是該實施例制備的三重形狀記憶復合材料的三重形狀記憶過程，從圖中可以看出，材料具有良好的形狀回復率和形狀保持率。
[0016]實施例2:
(I)將環(huán)氧樹脂:固化劑按質(zhì)量比為5: 3的比例，通過機械攪拌混合均勻后，加入納米二氧化硅和PEG (分子量為200)按質(zhì)量比為10: 2的組成的混合溶液，在60°C抽真空脫泡后命名為溶液A備用，其中，納米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的質(zhì)量分數(shù)為10% ；
(2)將環(huán)氧樹脂:固化劑:PEG按5:4:2的質(zhì)量比，通過機械攪拌混合均勻，在60°C下抽真空脫泡后命名為溶液B備用；
(3)將I重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下預(yù)固化30min后，倒入I重量份的溶液B，繼續(xù)固化3.5h，即得到所需三重形狀記憶復合材料。
[0017]該實施例所制備的樣品的DMA圖、三重形狀記憶圖同實施例1相近。
[0018]實施例3:
(1)將環(huán)氧樹脂:固化劑按質(zhì)量比為5:4的比例，通過機械攪拌混合均勻后，加入納米二氧化硅和PEG (分子量為200)按質(zhì)量比為10: 3的組成的混合溶液，在60°C抽真空脫泡后命名為溶液A備用，其中，納米二氧化硅/PEG溶液在溶液A中的質(zhì)量分數(shù)為10% ；
(2)將環(huán)氧樹脂:固化劑:PEG按5:4:2的質(zhì)量比，通過機械攪拌混合均勻，在60°C下抽真空脫泡后命名為溶液B備用；
(3)將2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下預(yù)固化30min后，倒入I重量份的溶液B，繼續(xù)固化3.5h，即得到所需三重形狀記憶復合材料。
[0019]該實施例所制備的樣品的DMA圖、三重形狀記憶圖同實施例1相近。
【主權(quán)項】
1.一種三重形狀記憶復合材料的制備方法，其特征在于，該方法的步驟如下: (1)將環(huán)氧樹脂、固化劑按質(zhì)量比為5:3~4的比例，通過機械攪拌混合均勻后，加入PEG和納米二氧化硅按質(zhì)量比為10: 0.5-3的組成的混合溶液，在60°C抽真空脫泡后獲得溶液A，其中，納米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的質(zhì)量分數(shù)約為10% ； (2)將環(huán)氧樹脂、固化劑、PEG按5:4:1.5-2的質(zhì)量比，通過機械攪拌混合均勻，在60°C下抽真空脫泡后獲得溶液B; (3)將1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下預(yù)固化30min左右后，倒入I重量份的溶液B，繼續(xù)固化3.5h，即得到所需三重形狀記憶復合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三重形狀記憶復合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟I中的PEG分子量為200。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三重形狀記憶復合材料的制備方法，它包括二重形狀記憶材料的改性和三重形狀記憶復合材料的制備兩個過程。首先是二重形狀記憶材料的改性，將低分子量PEG與環(huán)氧樹脂按不同比例混合，降低二重形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，將低分子量PEG分散的納米二氧化硅與環(huán)氧樹脂按不同比例混合，提高二重形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，通過將低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的二重形狀記憶材料和高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的二重形狀記憶材料進行片層疊加，制備成三重形狀記憶復合材料。本發(fā)明具有工藝簡單，制備條件溫和，制備材料形狀記憶效果好等優(yōu)點。
【IPC分類】C08L63/00, C08L71/02, C08K3/36
【公開號】CN104893250
【申請?zhí)枴緾N201510336458
【發(fā)明人】李茜茜, 董余兵, 朱曜峰, 錢晨, 傅雅琴
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月17日