专利名称：：基于聚乳酸的形状记忆材料及其制备和使用方法
技术领域：
：本发明涉及一种基于可降解高分子材料的形状记忆材料及其制备和应用。
背景技术：
：形状记忆材料主要包括形状记忆合金和形状记忆聚合物。形状记忆聚合物是指在一定条件下可以自动恢复原来形状的高分子材料，如原来呈巻曲状的材料，经拉伸成条状定型后，在一定温度条件下还可以恢复原来的巻曲状态。形状记忆聚合物的形状记忆功能主要来源于材料内部存在不完全相容的两相——保持成型制品形状的固定相和随温度变化会发生软化-硬化可逆变化的可逆相。形状记忆聚合物材料在机械加工中的组装定位，医疗中的复位矫正等方面有重要应用意义。目前，得到应用的形状记忆高聚物有聚降冰片烯、反式1,4-聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、交联聚乙烯、聚氨酯、聚内酯、聚酰胺和聚乳酸等。但大部分形状记忆材料脆性较大，难以实现高弹形变，因此限制了其形状记忆能力及使用范围。聚乳酸是采用可再生的玉米、小麦等淀粉原料，经发酵转化成乳酸，再经聚合而成的热塑性脂肪族聚酯。聚乳酸作为生物相容性和生物可降解性材料获得越来越广泛的应用。目前，聚乳酸被广泛的用作包装薄膜、热塑性容器、一次性塑料瓶和发泡材料使用。同时，聚乳酸逐渐用来替代PC/ABS用来制备成手机和计算机外壳。但是由于聚乳酸本身固有的脆性和低韧性限制了其应用范围。为了改善聚乳酸的韧性，一般采用共聚或共混的方法。通常共混的方法更为经济和易于实现工业化。如何改善聚乳酸的韧性，提高其形状记忆性能，是人们所十分关注的课题。
发明内容本发明的目的是提供一种基于聚乳酸的形状记忆材料及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。本发明的基于聚乳酸的形状记忆材料，由聚乳酸和超支化聚酰胺酯组成，其中，聚乳酸的重量份为8098份，超支化聚酰胺酯的重量份为220份；优选的为聚乳酸的重量份为卯95份，超支化聚酰胺酯的重量份为510份；超支化聚酰胺酯作为添加剂起到增韧的目的。聚乳酸和超支化聚酰胺酯均为生物可降解材料，可通过堆肥分解，对环境无污染。所说的超支化聚酰胺酯，为一种超支化聚合物，主链含有酯键和酰胺键，表面含有大量羟基，能够与聚乳酸分子间形成氢键作用，降低聚乳酸基体的结晶度，增加其韧性，使聚乳酸材料拥有更高的断裂伸长率；所说的超支化聚酰胺酯可采用J.POLYM.SCI.PARTA:POLYM.CHEM.:VOL.42(2004)文献报道的方法进行制备，简述如下首先，用邻苯二甲酸酐与二异丙醇胺反应形成AB2型单体。然后，将单体在14(TC下进行縮聚反应即可得到超支化聚酰胺酯。超支化聚酰胺酯的结构式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>所说的聚乳酸的分子量为80000-200000，熔点为140-170°C，玻璃化转变温度为50-6(TC，形变恢复温度低，应用面广；所述的基于聚乳酸的形状记忆材料的制备方法，包括如下步骤将超支化聚酰胺酯和聚乳酸共混，即可获得基于聚乳酸的形状记忆材料。共混条件为共混温度160-180°C，螺杆转速30-70r/min，共混时间3-8min。改性聚乳酸的性能测试方法-将上述制备的超支化聚酰胺酯改性聚乳酸，在160-18(TC下注塑成型，制成厚lmm，长度8cm的哑铃型力学样条。在室温下，利用电子拉力机进行拉伸实验，夹头间距30mm，拉伸速度5mm/min。本发明的优点本发明通过改变超支化聚酰胺酯与聚乳酸的比例进行共混，可以控制产品的多种性能，如力学强度，断裂伸长，结晶度等。一般的聚乳酸材料在受到拉伸或弯曲应力时，很容易断裂。本发明制备的聚乳酸材料克服了纯聚乳酸较脆的缺点，具有很高的韧性和断裂伸长率。因此在高拉伸比下不断裂，通过加热可恢复到原有的形状，显示出良好的形状记忆效应。图1为实施例2，3和5的红外谱图。图2为实施例1，2，3，4和5的热性能曲线。图3为实施例1，2，3，4和5的力学性能。图4为实施例2和3的形状记忆效应示意图。具体实施方式实施例1选用DSM公司的HYBRANEPS2550，按质量比2.5%和聚乳酸(分子量200000)在哈克共混仪中共混。共混温度为180°C，螺杆转速为50r/min，共混时间为5分钟。将共混物在175。C下注塑成型，制成厚lmm，长度8cm的哑铃型力学样条。然后将共混物于ll(TC放置30分钟左右结晶定型。拉伸强度为48.31MPa，断裂伸长为12.11%，恢复程度98°/。。热性能曲线见图2，力学性能见图3。实施例2选用的DSM公司的HYBRANEPS2550，按质量比5%和聚乳酸(分子量80000)在哈克共混仪中共混。共混温度为18(TC，螺杆转速为50r/min，共混时间为5分钟。将共混物在175r下注塑成型，制成厚lmm，长度8cm的哑铃型力学样条。然后将共混物于ll(TC放置30分钟左右结晶定型。拉伸强度为53.17MPa，断裂伸长为24.01%，恢复程度96°/。。红外谱图见图l，热性能曲线见图2，力学性能见图3，形状记忆效应见图4。实施例3选用DSM公司的HYBRANEPS2550，按质量比10%和聚乳酸(分子量在120000)在哈克共混仪中共混。共混温度为18(TC，螺杆转速为50r/min，共混时间为5分钟。将共混物在175。C下注塑成型，制成厚1mm，长度8cm的哑铃型力学样条。然后将共混物于110。C放置30分钟左右结晶定型。拉伸强度为48.81MPa，断裂伸长为43.06%,恢复程度94%。红外谱图见图l，热性能曲线见图2，力学性能见图3，形状记忆效应见图4。实施例4选用DSM公司的HYBRANEPS2550，按质量比15%和聚乳酸(分子量150000)在哈克共混仪中共混。共混温度为180°C，螺杆转速为50r/min，共混时间为5分钟。将共混物在175。C下注塑成型，制成厚lmm，长度8cm的哑铃型力学样条。然后将共混物于ll(TC放置30分钟左右结晶定型。拉伸强度为35.32MPa，断裂伸长为17.00%。热性能曲线见图2，力学性能见图3。实施例5选用DSM公司的HYBRANEPS2550，按质量比20%和聚乳酸(分子量150000)在哈克共混仪中共混。共混温度为180°C,螺杆转速为50r/min，共混时间为5分钟。将共混物在175X:下注塑成型，制成厚lmm,长度8cm的哑铃型力学样条。然后将共混物于ll(TC放置30分钟左右结晶定型。拉伸强度为31.49MPa，断裂伸长为2.92%。红外谱图见图l，热性能曲线见图2，力学性能见图3。表1聚乳酸、HYBRANEPS2550和其共混物的热性能参数<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1.基于聚乳酸的形状记忆材料，其特征在于，由聚乳酸和超支化聚酰胺酯组成，其中，聚乳酸的重量份为80～98份，超支化聚酰胺酯的重量份为2～20份。2.根据权利要求1所述的基于聚乳酸的形状记忆材料，其特征在于，聚乳酸的重量份为9095份，超支化聚酰胺酯的重量份为510份。3.根据权利要求1所述的基于聚乳酸的形状记忆材料，其特征在于，所说的聚乳酸的分子量为80000-200000，熔点为140-170°C，玻璃化转变温度为50-60'C。4.根据权利要求1、2或3所述的基于聚乳酸的形状记忆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤将超支化聚酰胺酯和聚乳酸共混，即可获得基于聚乳酸的形状记忆材料。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，共混条件为共混温度160-180°C，螺杆转速30-70r/min,共混时间3-8min。全文摘要本发明提供了一种基于聚乳酸的形状记忆材料及其制备，形状记忆材料，其特征在于，由聚乳酸和超支化聚酰胺酯组成，其中，聚乳酸的重量份为80～98份，超支化聚酰胺酯的重量份为2～20份。本发明的优点本发明通过改变超支化聚酰胺酯与聚乳酸的比例进行共混，可以控制产品的多种性能，如力学强度，断裂伸长，结晶度等。一般的聚乳酸材料在受到拉伸或弯曲应力时，很容易断裂。本发明制备的聚乳酸材料克服了纯聚乳酸较脆的缺点，具有很高的韧性和断裂伸长率。因此在高拉伸比下不断裂，通过加热可恢复到原有的形状，显示出良好的形状记忆效应。文档编号C08L77/12GK101319088SQ20081004010公开日2008年12月10日申请日期2008年7月2日优先权日2008年7月2日发明者伟张,瑜张,张新忠,阎慧至,龙陈,陈彦模申请人:东华大学