专利名称：具有电响应特性的形状记忆材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及功能高分子材料，是一种具有电响应特性的形状记忆材料及其制备方法。
(二)技术背景形状记忆材料是指能够感知环境变化(如温度、力、电磁、溶剂等)的刺激，并响应这种变化，对其力学参数(如形状、位置、应变等)进行调整，从而回复到预先设定状态的材料。形状记忆材料在航空、电子、生物医学工程等领域的智能结构(intelligent structure)中具有非常重要的潜在应用价值，在最近的20多年获得了长足的进展，形状记忆材料也因此被称为智能材料(intelligent materials)。到目前为止人们发现的形状记忆材料主要有形状记忆合金、形状记忆聚合物、形状记忆陶瓷等。其中形状记忆聚合物和形状记忆合金、形状记忆陶瓷相比，具有记忆效应大、感应温度低、价廉、易加工成型、适应范围广等特点，因此，近年来备受人们的关注。根据实现记忆功能的条件不同，形状记忆聚合物可分为热敏型、光敏型、电磁敏感型和酸碱度敏感型等多种类型。目前所研究的形状记忆聚合物主要有交联聚烯烃、形状记忆聚氨酯、聚降冰片烯和反式聚异戊二烯[9]等。但它们都是热敏型的形状记忆材料，依靠加热实现形状记忆特性。而加热这种刺激方式的一些固有缺点会限制形状记忆聚合物的应用，这些缺点主要是热量不易定量控制，在某些特殊场合热量无法到达受控部位。
发明内容
为克服现有技术中存在通过加热实现形状记忆特性时，由于加热方式中热量不易定量控制，在某些特殊场合热量无法到达受控部位的不足，本发明提出了一种具有电响应特性的形状记忆材料及其制备方法。
为了获得具有电响应特性的形状记忆材料，本发明采用聚酯类聚合物作为母体，与导电填料及其它助剂进行混合，以制备所要求的材料。本发明所提出的形状记忆材料的配比为脂肪族聚酯100份，导电填料10～50份，多官能团单体0～10份，其它助剂0～30份。
本发明的制备工艺包括了混炼、成型、拉伸或扩张、冷却，其特征在于在制备过程中还采用了高能射线来对聚合物进行辐射处理，辐射交联剂量为50～300kGy。
本发明所制备材料的响应电压范围大，可在不同的电压作用下收缩，在拉伸形变达200％的情况下，形变恢复率大于90％，通过改变辐照剂量和导电填料含量，可以容易地控制收缩速率和收缩力。与加热相比，施加电压作为刺激手段，具有控制方便、容易到达受控部位和可实现定量控制等优点，而且容易加工成型，可加工成片材、管材等各种形状，以满足不同的需求。
具体实施例方式实施例1本实施例是制备一种低响应电压的具有电响应特性的形状记忆材料。
本实施例实施中，将相对分子质量为80kg/mol的聚己内酯100份，导电碳纤维45份，三羟甲基丙烷丙烯酸酯8份，硅油5份，在混炼机上混炼20分钟，然后压制成片材，用γ射线辐射，辐照剂量100kGy。将辐照后的片材在80℃热水中加热10分钟，拉伸到原长的2倍，在应力存在的条件下冷却到室温，即可制得具有电响应特性的形状记忆材料。这种材料在75V的电压作用下，5分钟即可恢复原状。
实施例2本实施例是制备一种响应速率快的具有电响应特性的形状记忆材料。
本实施例实施中，将相对分子质量为50kg/mol的聚己二酸丁二醇酯100份，导电碳黑40份，季戊四醇三丙烯酸酯10份，硬脂酸钙5份，在混炼机上混炼20分钟，然后压制成片材，用电子加速器照射200kGy。将辐照后的片材在80℃热水中加热10分钟，拉伸到原长的2倍，在应力存在的条件下冷却到室温，即可制得具有记忆特性的材料。这种材料在200V的电压作用下，2分钟即可恢复原状。
实施例3本实施例是制备一种高强度的具有电响应特性的形状记忆材料。
本实施例实施中，将相对分子质量为50kg/摩尔的聚己内酯100份，导电碳黑20份，二缩乙二醇二丙烯酸酯5份，滑石粉20份，在混炼机上混炼15分钟，然后压制成片材，放置在脉冲反应堆通道里照射75kGy。将辐照后的片材在80℃热水中加热10分钟，拉伸到原长的2倍，在应力存在的条件下冷却到室温，即可制得具有记忆特性的材料。这种材料在200V的电压作用下，4分钟即可恢复原状。
实施例4本实施例是制备一种高收缩力的具有电响应特性的形状记忆材料。
本实施例实施中，将相对分子质量为80kg/mol的聚己二酸己二醇酯100份，铜铝纤维25份，季戊四醇三丙烯酸酯5份，硅橡胶10份，在混炼机上混炼20分钟，然后压制成片材，用电子加速器照射300kGy。将辐照后的片材在80℃热水中加热10分钟，拉伸到原长的2倍，在应力存在的条件下冷却到室温，即可制得具有记忆特性的材料。这种材料在200V的电压作用下，2.5分钟即可恢复原状。
权利要求
1.一种具有电响应特性的形状记忆材料，其特征在于该形状记忆材料的配方组成包括100质量份脂肪族聚酯，10～50份导电填料，0～10份多官能团单体，0～30份其它助剂。
2.一种制备如权利要求1所述具有电响应特性的形状记忆材料的方法，包括混炼、成型、拉伸或扩张及冷却工艺，其特征在于在制备中对聚合物进行辐射处理。
3.如权利要求2所述制备具有电响应特性的形状记忆材料的方法，其特征在于辐射处理的照射剂量为50～300kGy；辐射源可采用Co-60γ-射线源、电子加速器或反应堆的辐射通道。
全文摘要
本发明涉及一种具有电响应特性的形状记忆材料及其制备方法。为克服现有技术中通过加热实现形状记忆特性时，由于加热方式中热量不易定量控制，使得受控部位受热不均的不足，本发明采用聚酯类聚合物作为母体，与导电填料及其它助剂进行混合，以制备所要求的材料。本发明的组分配比为脂肪族聚酯100份，导电填料10～50份，多官能团单体0～10份，其它助剂0～30份。本发明在制备过程中还使用高能射线对聚合物进行辐射处理，并通过改变辐照剂量和导电填料含量，有效地控制收缩速率和收缩力。本发明所制备材料的响应电压范围大，可在不同的电压作用下收缩，具有控制方便、可实现定量控制、易加工成型及应用范围广的特点。
文档编号C08L67/00GK1637067SQ20041007339
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者朱光明, 秦瑞丰, 许硕贵 申请人:西北工业大学