双向形状记忆聚合物,其生产方法和应用_5

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)辐射60 分钟进行交联反应。
[0133] 实施例 13 :cPPDL_PCL
[0134] ??01-?(^由星形??01-三醇和星形?(^-四醇与1,6-二异氰酸-2,2,4-三甲基己 烧和1,6-二异氛酸-2, 4, 4-二甲基己烧两种异构体的混合物反应制得。
[0135] 实施例 14 :cPCLBA :
[0136] cPCLBA由38. 8wt%的聚(e -己内醋)二异氰基乙醋二甲基丙稀酸醋和60. 4wt% 的丙烯酸正丁酯(西格玛奥德里奇)及0. 8wt %的2, 2'-偶氮二异丁腈在80°C下热引发共 聚72小时合成。聚(e -己内酯)二异氰基乙酯二甲基丙烯酸酯是由聚(e -己内酯)(Mn SSOOgmor1)与2-异氰基乙酯甲基丙烯酸酯反应获得。cPCLBA在-63°C下具有一个T g,mix 并且具有一个A Tm,该A 1"在5°C到60°C范围内且在50°C下出现峰。
[0137] 实施例15 :磁敏感的多相聚合物网络的复合材料
[0138] 总的过程:该复合材料是由低聚物或单体化合物与磁性纳米颗粒(MNP)或多羟基 功能化聚合物改性的MNPs(0CLMNPl,0CLMNP2, 0PDLMNP1,0PDLMNP2)通过聚合制备的。
[0139] 具有不同MNP的cPTOL-PCL复合材料
[0140] PPDL-PCL复合材料是采用HDI作为偶联剂通过PPDL和PCL前驱体交联制得,产 品被命名为(4PPDL3PCL(15, 85),4PPDL3PCL(20, 80)4PPDL3PCL(25, 75),4PPDL3PCL(15, 85) 0CLMNP1,4PPDL3PCL(20, 80)0CLMNP14PPDL3PCL(25, 75)0CLMNP1. 4PPDL3PCL(15, 85) 0CLMNP2,4PPDL3PCL (20, 80)0CLMNP2,4PPDL3PCL(25, 75)0CLMNP2. 4PPDL3PCL(15, 85) 0PDLMNP1,4PPDL3PCL(20, 80)0PDLMNP1,4PPDL3PCL(25, 75)0PDLMNP1,4PPDL3PCL(15, 85) 0PDLMNP2,4PPDL3PCL(20, 80)0PDLMNP2,4PPDL3PCL(25, 75)0PDLMNP2)。星形前驱体是由大 量环状单体在氮气氛围下于130°C受DBT0催化并在冷的正己烷中用二氯甲烷溶液沉淀纯 化而合成。聚合物网络的合成是在二氯乙烷溶液中在氮气氛围下进行的,其是采用DBTDL 作为催化剂通过星形羟基遥爪前驱体与HDI反应合成。
[0141] 这些复合材料的胶含量被测定在88 %到97 %范围内。材料中MNP的含量为 4±1%〇
[0142] 采用DSC考察了实施例5到15的bSMP材料的热性能和机械性能。结果如表1至 4所示。表5至8显示了材料的bSME性能的结果。
[0143]
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[0150] 表8 :复合材料的bSME性能
[0151]
[0152] 参考符号和缩略词
[0153] bSMP双向形状记忆聚合物
[0154] bSME双向形状记忆效应
[0155] AD第一区域(致动区域)
[0156] SD第二区域(骨架区域)
[0157] ED第三区域(弹性区域)
[0158] Tt,AD第一区域AD的转变温度
[0159] Tt,SD第二区域SD的转变温度
[0160] Tt,ED第三区域ED的转变温度
[0161] Thigh 第一温度
[0162] TlOT 第二温度
【主权项】
1. 一种由双向形状记忆聚合物(bSMP)组成或者包含双向形状记忆聚合物(bSMP)的产 品,所述的bSMP包括: -具有一第一转变温度(W的第一相分离区域(AD),该第一转变温度(Tt,AD)对应于 所述第一区域(AD)中的结晶化转变或玻璃化转变; -具有一第二转变温度(Tt,SD)的第二相分离区域(SD),该第二转变温度(T t,SD)对应于 所述第二区域(SD)中的结晶化转变或玻璃化转变,所述的第二转变温度(Tt,SD)高于所述的 第一转变温度(T t,AD),以及 -交联所述bSMP的聚合物链的共价键或物理键,所述的第一和第二区域(AD,SD)以这 种方式相互连接; 其中,所述第二相分离区域(SD)形成一个至少有一部分嵌入到所述第一相分离区域 (AD)的骨架,其中,形成所述第一区域(AD)的所述bSMP的聚合物链段实质上是沿同一个方 向取向,这样所述bSMP就能在一第一和一第二温度(T high,T1ot)间的温度变化范围内,在所 述第一温度(T high)下的一第一形状(A)和所述第二温度(T1ot)下的一第二形状(B)之间进 行可逆的形变,所述可逆形变是在无外部应力施加下由所述第一相分离区域(AD)中的结 晶和熔融或者玻璃化和熔融驱动,并且T lOT〈Tt,AD〈Thigh〈Tt, SD。2. 如权利要求1所述的产品,其特征在于,所述的bSMP进一步包括: -具有一第三转变温度(Tt,ED)的第三相分离区域(ED),该第三转变温度(T t,ED)对应于 所述第三区域(ED)中的玻璃化转变,所述的第三转变温度(Tt,ED)低于所述的第一转变温度 (W,且AedCT1JAad,其中所述的第三相分离区域(ED)与所述的第一相分离区域(AD) 一同,使所述的第二相分离区域(SD)嵌入其中。3. 如前述权利要求中任一项所述的产品,其特征在于,在低于所述第二相分离区域 (SD)的转变温度(Tt, SD)的一温度下,所述产品具有的总体几何形状决定了所述第一和第二 形状(A,B)并且被所述第二相分离区域(SD)固定下来。4. 如权利要求1至3中任一项所述的产品,其特征在于,所述的第一相分离区域(AD) 由化学上不同于所述第二相分离区域(SD)的聚合物链段形成。5. 如权利要求1至3中任一项所述的产品,其特征在于,所述的第一相分离区域(AD) 由化学上与所述第二相分离区域(SD)相同的聚合物链段形成。6. 如权利要求5所述的产品,其特征在于,所述的总体几何形状是在施加外部应力下, 于高于所述第二区域(SD)的转变温度(T t,SD)的一温度(T_J下,由所述bSMP变形得到, 这样,聚合物就处于一个橡胶高弹态,然后在保持外部应力的条件下将变形的bSMP降温到 所述第二区域(SD)的转变温度(T t,SD)以下或者所述第一区域(AD)的转变温度(Tt,AD)以 下。7. 如前述权利要求中任一项所述的产品,其特征在于,形成所述第二区域(SD)的所述 bSMP的聚合物链段实质上是沿同一个方向取向。8. 如权利要求1至7中任一项所述的产品,其特征在于,所述bSMP为单一聚合物,并且 组成所述第一区域(AD)、所述第二区域(SD)和,如果适用的话,所述第三区域(ED)的链段 位于相同的聚合物链上。9. 如权利要求1至7中任一项所述的产品,其特征在于,所述bSMP为混合物或者为相 互贯穿的聚合物网络,并且组成所述第一区域(AD)、所述第二区域(SD)和,如果适用的话, 所述第三区域(ED)的链段位于不同的聚合物链上。10. 如权利要求1至9中任一项所述的产品,其由bSMP复合材料和嵌入其中的颗粒材 料组成或者其包含bSMP复合材料和嵌入其中的颗粒材料,所述颗粒材料选自磁性颗粒、导 电颗粒、红外敏感颗粒和微波敏感颗粒。11. 一种制备如权利要求1至10任一项所述产品的方法,包括步骤: -提供一种包含有第一相分离区域(AD)、第二相分离区域(SD)和交联所述bSMP的 聚合物链的共价键或物理键的聚合物;其中,第一相分离区域(AD)具有一第一转变温度 (Tt;AD),所述第一转变温度对应于所述第一区域(AD)中的结晶化转变或玻璃化转变;第 二相分离区域(SD)具有一第二转变温度(T t,SD),所述第二转变温度对应于所述第二区域 (SD)中的结晶化转变或玻璃化转变,所述的第二转变温度(T t,SK)高于所述的第一转变温度 (Tt,J ;所述的第一和第二区域(AD,SD)通过共价或物理交联的方式相互连接; -在一温度OresJ下施加一外部应力使所述聚合物变形,该温度(T_J高于所述第二 区域(SD)的转变温度(Tt,SD),这样,聚合物就处于一个橡胶高弹态,以及 -在保持外部应力的条件下将所述聚合物降温到所述第二区域(SD)的转变温度(Tt, SD) 以下或者所述第一区域(AD)的转变温度(Tt,J以下,从而形成一结构,该结构中,形成所述 第二区域(SD)的所述bSMP的聚合物链段形成一个至少有一部分嵌入到所述第一相分离区 域(AD)的骨架,并且形成所述第一区域(AD)的所述bSMP的聚合物链段实质上是沿同一个 方向取向,这样所述bSMP就能在一第一和一第二温度(T high,T1ot)间的温度变化范围内,在 所述第一温度(T high)下的一第一形状(A)和所述第二温度(T1ot)下的一第二形状(B)之间 进行可逆的形变,该形变是在无外部应力施加下由所述第一相分离区域(AD)中的结晶和 熔融或者玻璃化和熔融驱动,并且T lOT〈Tt,AD〈Thigh〈Tt, SD〈I;eset。12. 如权利要求11所述的制备产品的方法,进一步还包括释放所述外部应力和加热所 述聚合物至所述第一温度(Thigh)以形成所述第一形状(A)的步骤。13. 如权利要求11或12任一项所述的制备产品的方法,其特征在于,所述变形包括所 述聚合物的拉伸、压缩、弯曲或它们之间的任意组合。14. 如权利要求11至13任一项所述的制备产品的方法,其特征在于,所述变形包括聚 合物的表面刻纹或者具有纹理结构的聚合物的表面平滑处理。15. -种使用如权利要求1至10任一项所述产品的方法,包括在一第一温度(Thigh)和 一第二温度(T lmt)之间改变温度的步骤,其中1'1"〈!\^〈1'11_〈1\^,以诱导所述匕51^在所述 第一温度(T high)下的一第一形状(A)和所述第二温度(T1ot)下的一第二形状⑶之间进行 可逆形变,该可逆形变由所述第一相分离区域(AD)中的结晶和熔融或者玻璃化和熔融驱 动。
【专利摘要】本发明涉及一种由双向形状记忆聚合物(bSMP)组成或者包含双向形状记忆聚合物的产品,该bSMP包含:第一相分离区域(AD)、第二相分离区域(SD)和交联该bSMP的聚合物链的共价键或物理键;其中,第一相分离区域(AD)具有一第一转变温度(Tt,AD),其对应于第一区域(AD)的结晶化转变或玻璃化转变;第二相分离区域(SD)具有一第二转变温度(Tt,SD),其对应于第二区域(SD)的结晶化转变或玻璃化转变,所述的第二转变温度(Tt,SD)高于所述的第一转变温度(Tt,AD);所述的第一和第二区域(AD,SD)通过共价或物理交联的方式相互连接,其中,所述第二相分离区域(SD)形成一个至少有一部分嵌入到所述第一相分离区域(AD)的骨架,其中,形成第一区域(AD)的bSMP的聚合物链实质上是沿同一个方向取向,这样bSMP就能在所述第一和第二温度(Thigh,Tlow)间的温度变化范围内,在第一温度(Thigh)下的第一形状(A)和第二温度(Tlow)下的第二形状(B)之间进行可逆的形变,该可逆形变是在无外部应力施加下由所述第一相分离区域(AD)的结晶和熔融或者玻璃化和熔融驱动,并且Tlow<Tt,AD<Thigh<Tt,SD。
【IPC分类】B29C61/00, C08J3/24
【公开号】CN104884509
【申请号】CN201380067418
【发明人】马克·贝尔, 卡尔·克拉茨, 乌尔里希·诺切尔, 蒂尔曼·萨德, 约尔格·措茨曼, 斯里尼瓦桑·雷迪·恰加纳提, 安德鲁·蓝德莱
【申请人】亥姆霍兹中心盖斯特哈赫特材料及海岸研究中心有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月20日
【公告号】EP2935413A2, US20150344600, WO2014096416A2, WO2014096416A3
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