多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料及制备方法
【专利摘要】本发明提供一种多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料及制备方法，本发明所制备的多重刺激形状记忆复合材料的形状回复率在88％以上。制备方法的工艺步骤依顺序为：基体材料准备、表面负载四氧化三铁纳米颗粒的多壁碳纳米管复合粒子的制备、表面负载四氧化三铁纳米颗粒的多壁碳纳米管复合粒子与粘稠态基体材料混合并超声分散、最后在130℃下热压成型。本发明的方法制备过程简单，可操作性强。采用本发明所涉及的制备方法所制备的多重刺激形状记忆复合材料具有三种刺激回复方法，不同的刺激方法都可以实现形状回复，另外该复合材料回复的程度可以通过调节回复温度大小来控制。
【专利说明】多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 形状记忆聚合物是一类智能材料，在外界刺激下能够使其变形，并且该形变可以 被固定下来成为临时形状，当再对其施加外部刺激时，它们又能够从一个临时固定的形状 转变为初始形状。形状记忆性能并不是材料本身所固有的，可以认为是聚合物在形态学和 分子运动过程中所表现出来的一种功能化。依此，根据刺激条件的不同，形状记忆聚合物可 以分为热致型形状记忆聚合物、磁致型形状记忆聚合物、电致型形状记忆聚合物等。它具有 质量轻、形变量大、易于驱动、成本低且性能可调整范围大等一系列优异的性能，是制备生 物医学器件和组织工程支架等特种器件极为理想的材料。在目前的研究中，热致型形状记 忆聚合物研究最多并有一定量的材料以置于工业生产。由于驱动方法的单一性和回复程度 的不可控性，这就使得该类材料的应用存在很大的限制。所以制备具有多重刺激、回复程度 可调的形状记忆聚合物材料是非常有意义的。多重刺激回复形状记忆丙烯醇接枝改性的 聚己内酯基复合材料也是形状记忆聚合物中的一种。并且回复程度的可调性，使得它有着 十分广泛的应用潜力。形状记忆聚己内酯基复合材料目前主要提到的应用领域是在医学领 域，相比于传统的聚己内酯形状记忆聚合物其拥有优秀的多重刺激回复和回复程度可调的 能力。这使得该材料可以应用在医学器件和组织工程支架等结构。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料及制备 方法，具体涉及一种形状记忆丙烯醇接枝改性的聚己内酯基复合材料，具有多种回复刺激 方法，并且回复的程度具有可调性的特点。在不同的刺激条件下都可以使其完全回复的特 点。并且通过改变回复温度的大小从而可以实现回复程度的可调性。
[0004] 本发明所采用的技术如下：
[0005] -种多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料的制备方法：
[0006] 步骤（1):将丙烯醇、过氧化苯甲酰与聚己内酯按质量比13 : 15 : 100的比例混 合，混合后溶解于二氯甲烷中，然后在机械搅拌下使其溶解，形成粘稠态基体材料；
[0007] 步骤（2)将表面负载四氧化三铁纳米颗粒的多壁碳纳米管复合粒子分散在二氯 甲烷中，然后进一步超声分散30min;期中表面负载四氧化三铁纳米颗粒的多壁碳纳米管 复合粒子与聚己内酯质量比为1 : 10 ;
[0008] 步骤（3):在机械搅拌的条件下，将步骤（2)所得到的表面负载四氧化三铁纳米颗 粒的多壁碳纳米管复合粒子分散液缓慢加入到步骤（1)所得到的粘稠态基体材料中，得到 复合材料共混物；
[0009] 步骤（4):待步骤（3)中混合物形成粘稠物后，将该粘稠物倒入玻璃板上使二氯甲 烷溶剂挥发掉，然后将所得到的共混物在干燥箱内继续干燥24小时；
[0010] 步骤（5) :24小时后，将干燥完全的共混物放入预制的不锈钢模具中，然后在 130°C下热压20min，热压成型后即得到多重刺激和回复程度可调的形状记忆丙烯醇接枝改 性的聚己内酯基复合材料。
[0011] 本发明还具有以下技术特征：采用如上所述的一种多重刺激和回复程度可调的形 状记忆复合材料的制备方法制备的一种多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料。
[0012] 本发明的有益效果：本发明所涉及的形状记忆聚己内酯是一种性能优良的形状记 忆聚合物，以其为基体制备的多重刺激回复的形状记忆丙烯醇接枝改性的聚己内酯基复合 材料具有多种刺激方法，并且在不同的刺激条件下都可以使其回复的特点。并且通过本发 明的制备方法可以通过改变回复温度的大小从而可以实现回复程度的可调性，并且制备过 程简单，可操作性强，有助于形状记忆聚己内酯材料在我国医学器件和组织工程支架等结 构等诸多领域的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是该多重刺激和回复程度可调的形状记忆丙烯醇接枝改性的聚己内酯基复 合材料回复示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面举例对本发明做进一步解释：
[0015] 实施例1
[0016] 步骤（1):将丙烯醇、过氧化苯甲酰与聚己内酯按质量比13 : 15 : 100的比例混 合，混合后溶解于二氯甲烷中，然后在机械搅拌下使其溶解，形成粘稠态基体材料；
[0017] 步骤（2)将表面负载四氧化三铁纳米颗粒的多壁碳纳米管复合粒子分散在二氯 甲烷中，然后进一步超声分散30min;期中表面负载四氧化三铁纳米颗粒的多壁碳纳米管 复合粒子与聚己内酯质量比为1 : 10 ;
[0018] 步骤（3):在机械搅拌的条件下，将步骤（2)所得到的表面负载四氧化三铁纳米颗 粒的多壁碳纳米管复合粒子分散液缓慢加入到步骤（1)所得到的粘稠态基体材料中，得到 复合材料共混物；
[0019] 步骤（4):待步骤（3)中混合物形成粘稠物后，将该粘稠物倒入玻璃板上使二氯甲 烷溶剂挥发掉，然后将所得到的共混物在干燥箱内继续干燥24小时；
[0020] 步骤（5) :24小时后，将干燥完全的共混物放入预制的不锈钢模具中，然后在 130°C下热压20min，热压成型后即得到多重刺激和回复程度可调的形状记忆丙烯醇接枝改 性的聚己内酯基复合材料。
[0021] 实施例2
[0022] 如图1所示，首先让该复合材料在41摄氏度下变形（变形得到的形状我们定义为 临时形状），然后将该复合材料分别放入34摄氏度、37摄氏度、41摄氏度下加热回复，该材 料在34摄氏度、37摄氏度下只回复一部分，当放入41摄氏度下时，该材料才能完全回复。 所以，该复合材料形状记忆回复程度可以通过调节回复温度高低来控制。另外，我们在该材 料中添加了表面负载四氧化三铁纳米颗粒的碳纳米管复合粒子，因为四氧化三铁在交变磁 场中由于磁滞损耗作用产生热量，这样我们就可以通过交变磁场来刺激加热该复合材料， 让其在交变磁场来刺激下形状回复；同样碳纳米管具有导电性能，我们可以通过对该复合 材料施加电压，由于电阻的作用产生热量，这样该复合材料就可以在电场刺激下形状回复。
[0023] 采用本发明所涉及的制备方法所制备的多重刺激形状记忆复合材料具有三种刺 激回复方法：热刺激、交变磁场刺激和电场刺激，不同的刺激方法都可以实现形状回复。本 发明所制备的多重刺激丙烯醇接枝改性的聚己内酯基复合材料的形状回复率在88%以上。
【权利要求】
1. 一种多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，包括 如下步骤： 步骤⑴：将丙烯醇、过氧化苯甲酰与聚己内酯按质量比13 : 15 : 100的比例混合， 混合后溶解于二氯甲烷中，然后在机械搅拌下使其溶解，形成粘稠态基体材料； 步骤（2)将表面负载四氧化三铁纳米颗粒的多壁碳纳米管复合粒子分散在二氯甲烷 中，然后进一步超声分散30min;期中表面负载四氧化三铁纳米颗粒的多壁碳纳米管复合 粒子与聚己内酯质量比为1 : 10 ; 步骤（3):在机械搅拌的条件下，将步骤（2)所得到的表面负载四氧化三铁纳米颗粒的 多壁碳纳米管复合粒子分散液缓慢加入到步骤（1)所得到的粘稠态基体材料中，得到复合 材料共混物； 步骤（4):待步骤（3)中混合物形成粘稠物后，将该粘稠物倒入玻璃板上使二氯甲烷溶 剂挥发掉，然后将所得到的共混物在干燥箱内继续干燥24小时； 步骤（5) :24小时后，将干燥完全的共混物放入预制的不锈钢模具中，然后在130°C下 热压20min，热压成型后即得到多重刺激和回复程度可调的形状记忆丙烯醇接枝改性的聚 己内酯基复合材料。
2. 根据权利要求1所述的一种多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料的制备 方法制备的多重刺激和回复程度可调的形状记忆复合材料。
【文档编号】C08K3/04GK104109329SQ201410326410
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】刘彦菊, 冷劲松, 李文兵 申请人:哈尔滨工业大学