一种三重形状记忆复合材料的制备方法
一种三重形状记忆复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及形状记忆复合材料的制备方法，特别是涉及一种三重形状记忆材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]形状记忆聚合物(SMPs)是一种具有广泛应用前景的新型功能高分子材料，是指具有初始形状的聚合物在被固定变形后，可以在外部刺激(如热、光、电、磁场、水等)的作用下恢复初始形状的聚合物。常规的形状记忆聚合物为二重形状记忆聚合物，可以被应用于医疗设备、智能纺织材料、管型材料等，由于它们出色的性能，近些年来得到越来越多的关注。三重形状记忆聚合物是指能够固定两个形状，并且加热后能够顺序从一个形状恢复到另一个，并最终回复到初始形状的聚合物三重形状记忆聚合物，其形状记忆效应比二重形状记忆聚合物更加明显，在许多领域具有被应用可能。但是目前报道的三重形状聚合物大多需要复杂的分子结构，只有极少量的高聚物才能实现三重形状记忆功能，且形状固定率低，不利于后续的应用。
[0003]环氧树脂是通用材料，具有良好的力学性能及热稳定性，并且是很好的形状记忆材料。但通常只具有二重记忆效果。因此，通过对三重形状记忆复合材料的结构设计，在环氧树脂中加入第二相材料，使其具有双玻璃化温度，通过复合工艺和结构调控，制备三重形状记忆复合材料，这对于形状记忆材料的理论研宄和实际应用均具有重大的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种三重形状记忆复合材料的制备方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种三重形状记忆复合材料的制备方法，该方法的步骤如下:
(1)将环氧树脂、固化剂按质量比为5:3~4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入PEG和纳米二氧化硅按质量比为10: 0.5-3的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后获得溶液A，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂、固化剂、PEG按5:4:1.5-2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后获得溶液B;
(3)将1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0006]进一步地，所述步骤I中的PEG分子量为200。
[0007]本发明通过调节环氧树脂、固化剂、聚乙二醇和纳米二氧化硅的比例，制备出不同玻璃化转变温度的形状记忆复合材料。加入PEG可以提高环氧树脂的断裂伸长率，有助于三重形状记忆测试，同时调节环氧树脂玻璃化转变温度，制备玻璃化转变温度较低的环氧树脂复合材料。加入纳米二氧化硅可以提高环氧树脂玻璃化转变温度，而PEG可以起到分散纳米二氧化硅的作用，从而制备出纳米二氧化硅分散良好的具有较高玻璃化转变温度的环氧树脂复合材料。再通过将不同玻璃化转变温度的环氧树脂进行片层叠加，制备出具有两个玻璃化转变温度的形状记忆复合材料，利用这两个玻璃化转变温度作为转变温度，使复合材料具有三重形状记忆效果。本发明制备方法简单，设备要求低，只要将不同的组份按配比混合均匀即可；制备的三重形状记忆复合材料存储周期长，性能稳定，不存在化学反应、毒性、爆炸危险及环境冲突；形状回复和形状保持性能良好，具有良好的形状回复率和形状固定率。
[0008]
【附图说明】
[0009]图1是实施例1制备的样品的DMA图；
图2是实施例1制备的样品的三重形状记忆效果图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0011]本发明方法的步骤如下:
(1)将环氧树脂、固化剂按质量比为5:3~4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入PEG和纳米二氧化硅按质量比为10: 0.5-3的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后获得溶液A，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂:固化剂:PEG按5:4:1.5~2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后命名为溶液B备用。
[0012](3)将1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0013]所述步骤(I)中的PEG分子量可以为200。
[0014]实施例1:
(1)将环氧树脂:固化剂按质量比为5:4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入纳米二氧化硅和PEG (分子量为200)按质量比为10: 0.5的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后命名为溶液A备用，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂:固化剂:PEG按5:4:1.5的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后命名为溶液B备用；
(3)将2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0015]图1是该实施例制备的三重形状记忆复合材料的DMA图，从图中可以看出，材料具有两个玻璃化转变温度，初步具备实现三重形状记忆的条件。图2是该实施例制备的三重形状记忆复合材料的三重形状记忆过程，从图中可以看出，材料具有良好的形状回复率和形状保持率。
[0016]实施例2:
(I)将环氧树脂:固化剂按质量比为5: 3的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入纳米二氧化硅和PEG (分子量为200)按质量比为10: 2的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后命名为溶液A备用，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂:固化剂:PEG按5:4:2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后命名为溶液B备用；
(3)将I重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0017]该实施例所制备的样品的DMA图、三重形状记忆图同实施例1相近。
[0018]实施例3:
(1)将环氧树脂:固化剂按质量比为5:4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入纳米二氧化硅和PEG (分子量为200)按质量比为10: 3的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后命名为溶液A备用，其中，纳米二氧化硅/PEG溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂:固化剂:PEG按5:4:2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后命名为溶液B备用；
(3)将2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0019]该实施例所制备的样品的DMA图、三重形状记忆图同实施例1相近。
【主权项】
1.一种三重形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下: (1)将环氧树脂、固化剂按质量比为5:3~4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入PEG和纳米二氧化硅按质量比为10: 0.5-3的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后获得溶液A，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数约为10% ； (2)将环氧树脂、固化剂、PEG按5:4:1.5-2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后获得溶液B; (3)将1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min左右后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。2.根据权利要求1所述的一种三重形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤I中的PEG分子量为200。
【专利摘要】本发明公开了一种三重形状记忆复合材料的制备方法，它包括二重形状记忆材料的改性和三重形状记忆复合材料的制备两个过程。首先是二重形状记忆材料的改性，将低分子量PEG与环氧树脂按不同比例混合，降低二重形状记忆材料的玻璃化转变温度，将低分子量PEG分散的纳米二氧化硅与环氧树脂按不同比例混合，提高二重形状记忆材料的玻璃化转变温度，通过将低玻璃化转变温度的二重形状记忆材料和高玻璃化转变温度的二重形状记忆材料进行片层叠加，制备成三重形状记忆复合材料。本发明具有工艺简单，制备条件温和，制备材料形状记忆效果好等优点。
【IPC分类】C08L63/00, C08L71/02, C08K3/36
【公开号】CN104893250
【申请号】CN201510336458
【发明人】李茜茜, 董余兵, 朱曜峰, 钱晨, 傅雅琴
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
【技术领域】
[0001]本发明涉及形状记忆复合材料的制备方法，特别是涉及一种三重形状记忆材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]形状记忆聚合物(SMPs)是一种具有广泛应用前景的新型功能高分子材料，是指具有初始形状的聚合物在被固定变形后，可以在外部刺激(如热、光、电、磁场、水等)的作用下恢复初始形状的聚合物。常规的形状记忆聚合物为二重形状记忆聚合物，可以被应用于医疗设备、智能纺织材料、管型材料等，由于它们出色的性能，近些年来得到越来越多的关注。三重形状记忆聚合物是指能够固定两个形状，并且加热后能够顺序从一个形状恢复到另一个，并最终回复到初始形状的聚合物三重形状记忆聚合物，其形状记忆效应比二重形状记忆聚合物更加明显，在许多领域具有被应用可能。但是目前报道的三重形状聚合物大多需要复杂的分子结构，只有极少量的高聚物才能实现三重形状记忆功能，且形状固定率低，不利于后续的应用。
[0003]环氧树脂是通用材料，具有良好的力学性能及热稳定性，并且是很好的形状记忆材料。但通常只具有二重记忆效果。因此，通过对三重形状记忆复合材料的结构设计，在环氧树脂中加入第二相材料，使其具有双玻璃化温度，通过复合工艺和结构调控，制备三重形状记忆复合材料，这对于形状记忆材料的理论研宄和实际应用均具有重大的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种三重形状记忆复合材料的制备方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种三重形状记忆复合材料的制备方法，该方法的步骤如下:
(1)将环氧树脂、固化剂按质量比为5:3~4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入PEG和纳米二氧化硅按质量比为10: 0.5-3的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后获得溶液A，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂、固化剂、PEG按5:4:1.5-2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后获得溶液B;
(3)将1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0006]进一步地，所述步骤I中的PEG分子量为200。
[0007]本发明通过调节环氧树脂、固化剂、聚乙二醇和纳米二氧化硅的比例，制备出不同玻璃化转变温度的形状记忆复合材料。加入PEG可以提高环氧树脂的断裂伸长率，有助于三重形状记忆测试，同时调节环氧树脂玻璃化转变温度，制备玻璃化转变温度较低的环氧树脂复合材料。加入纳米二氧化硅可以提高环氧树脂玻璃化转变温度，而PEG可以起到分散纳米二氧化硅的作用，从而制备出纳米二氧化硅分散良好的具有较高玻璃化转变温度的环氧树脂复合材料。再通过将不同玻璃化转变温度的环氧树脂进行片层叠加，制备出具有两个玻璃化转变温度的形状记忆复合材料，利用这两个玻璃化转变温度作为转变温度，使复合材料具有三重形状记忆效果。本发明制备方法简单，设备要求低，只要将不同的组份按配比混合均匀即可；制备的三重形状记忆复合材料存储周期长，性能稳定，不存在化学反应、毒性、爆炸危险及环境冲突；形状回复和形状保持性能良好，具有良好的形状回复率和形状固定率。
[0008]
【附图说明】
[0009]图1是实施例1制备的样品的DMA图；
图2是实施例1制备的样品的三重形状记忆效果图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0011]本发明方法的步骤如下:
(1)将环氧树脂、固化剂按质量比为5:3~4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入PEG和纳米二氧化硅按质量比为10: 0.5-3的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后获得溶液A，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂:固化剂:PEG按5:4:1.5~2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后命名为溶液B备用。
[0012](3)将1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0013]所述步骤(I)中的PEG分子量可以为200。
[0014]实施例1:
(1)将环氧树脂:固化剂按质量比为5:4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入纳米二氧化硅和PEG (分子量为200)按质量比为10: 0.5的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后命名为溶液A备用，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂:固化剂:PEG按5:4:1.5的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后命名为溶液B备用；
(3)将2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0015]图1是该实施例制备的三重形状记忆复合材料的DMA图，从图中可以看出，材料具有两个玻璃化转变温度，初步具备实现三重形状记忆的条件。图2是该实施例制备的三重形状记忆复合材料的三重形状记忆过程，从图中可以看出，材料具有良好的形状回复率和形状保持率。
[0016]实施例2:
(I)将环氧树脂:固化剂按质量比为5: 3的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入纳米二氧化硅和PEG (分子量为200)按质量比为10: 2的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后命名为溶液A备用，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂:固化剂:PEG按5:4:2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后命名为溶液B备用；
(3)将I重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0017]该实施例所制备的样品的DMA图、三重形状记忆图同实施例1相近。
[0018]实施例3:
(1)将环氧树脂:固化剂按质量比为5:4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入纳米二氧化硅和PEG (分子量为200)按质量比为10: 3的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后命名为溶液A备用，其中，纳米二氧化硅/PEG溶液在溶液A中的质量分数为10% ；
(2)将环氧树脂:固化剂:PEG按5:4:2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后命名为溶液B备用；
(3)将2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。
[0019]该实施例所制备的样品的DMA图、三重形状记忆图同实施例1相近。
【主权项】
1.一种三重形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下: (1)将环氧树脂、固化剂按质量比为5:3~4的比例，通过机械搅拌混合均匀后，加入PEG和纳米二氧化硅按质量比为10: 0.5-3的组成的混合溶液，在60°C抽真空脱泡后获得溶液A，其中，纳米二氧化硅和PEG的混合溶液在溶液A中的质量分数约为10% ； (2)将环氧树脂、固化剂、PEG按5:4:1.5-2的质量比，通过机械搅拌混合均匀，在60°C下抽真空脱泡后获得溶液B; (3)将1~2重量份的溶液A倒入模具中，在60°C下预固化30min左右后，倒入I重量份的溶液B，继续固化3.5h，即得到所需三重形状记忆复合材料。2.根据权利要求1所述的一种三重形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤I中的PEG分子量为200。
【专利摘要】本发明公开了一种三重形状记忆复合材料的制备方法，它包括二重形状记忆材料的改性和三重形状记忆复合材料的制备两个过程。首先是二重形状记忆材料的改性，将低分子量PEG与环氧树脂按不同比例混合，降低二重形状记忆材料的玻璃化转变温度，将低分子量PEG分散的纳米二氧化硅与环氧树脂按不同比例混合，提高二重形状记忆材料的玻璃化转变温度，通过将低玻璃化转变温度的二重形状记忆材料和高玻璃化转变温度的二重形状记忆材料进行片层叠加，制备成三重形状记忆复合材料。本发明具有工艺简单，制备条件温和，制备材料形状记忆效果好等优点。
【IPC分类】C08L63/00, C08L71/02, C08K3/36
【公开号】CN104893250
【申请号】CN201510336458
【发明人】李茜茜, 董余兵, 朱曜峰, 钱晨, 傅雅琴
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
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