一种多重响应形状记忆聚氨酯材料及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种多重响应形状记忆聚氨酯材料及其制备方法，一种柔性传感器，一种导电纺织品。


背景技术：

[0002]
随着社会和科学技术的不断进步和发展，人们对材料的要求越来越高，各种新型功能材料应用而生，具有自我诊断、自我适应、形状回复等特性的形状记忆聚合物智能材料便是其中重要的一种，具有广泛的应用前景。形状记忆聚合物(smp)是指一种具有初始形状，在一定外界条件作用下变形固定后，通过外部刺激，能够回复其最初形状的聚合物，具有质轻价廉，加工容易，形变量大和耐腐蚀等优点，并且在生物相容性和生物可降解能力等方面又具有不可比拟的优势，在很多技术领域已经成功应用。聚氨酯、交联聚乙烯、改性环氧树脂等聚合物都被用来制作形状记忆性材料，其中具有形状记忆性能的聚氨酯，被美国最大的evenbatle技术学会誉为“最有研究价值和应用价值的智能聚合物”。
[0003]
聚氨酯(tpu)包括软段和硬段，其作为一类具有两相结构(固定相及可逆相)的高分子材料，以硬段(结晶部分)作固定相，以软段(非结晶部分)作为可逆相，因而具有优异形状记忆性能。形状记忆聚氨酯材料因易于成型、变形率大、成本较低而应用广泛。但是，现有形状记忆聚氨酯材料无法同时具有优良的机械性、热稳定性、导电性和抗菌性等性能，限制了形状记忆聚氨酯材料在传感器中的应用，因此，需要对形状记忆聚氨酯材料进行改性。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，旨在解决现有形状记忆聚氨酯材料无法同时具有优良的机械性、导电性和抗菌性等性能，限制了形状记忆聚氨酯材料在传感器中的应用等技术问题。
[0005]
本发明的另一目的在于提供一种多重响应形状记忆聚氨酯材料的制备方法。
[0006]
本发明的又一目的在于提供一种柔性传感器。
[0007]
本发明的再一目的在于提供一种导电纺织品
[0008]
一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，以所述多重响应形状记忆聚氨酯的总质量为100％计，包括以下质量百分含量的组分：
[0009][0010]
优选地，所述丙烯酸交联树脂为卡波姆940。
[0011]
优选地，所述纳米增强材料选自：羟甲基纳米纤维素和/或羟乙基纳米纤维素。
[0012]
优选地，所述纳米导电材料选自：碳纳米管、石墨烯、炭黑、银纳米线中至少一种。
[0013]
优选地，所述有机抗菌材料选自：氯霉素、芦荟胶、山梨酸钾、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚乙烯吡咯酮碘、葡萄糖酸氯己定、苯扎氯铵中至少一种；和/或，
[0014]
所述溶剂选自：n，n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮中至少一种。
[0015]
优选地，包括以下步骤：
[0016]
获取纳米导电材料和溶剂，将所述纳米导电材料分散在所述溶剂中，得到纳米导电材料的分散液；
[0017]
获取热塑性聚氨酯、丙烯酸交联树脂、纳米增强材料，将所述热塑性聚氨酯、所述丙烯酸交联树脂和所述纳米增强材料分散在所述溶剂中，得到混合液；
[0018]
将所述纳米导电材料的分散液添加到所述混合液中，搅拌处理，得到导电形状记忆聚氨酯分散液；
[0019]
获取有机抗菌材料，将所述有机抗菌材料添加到所述导电形状记忆聚氨酯分散液中，分散处理，得到具有抗菌性能的多重响应形状记忆聚氨酯材料。
[0020]
优选地，将所述纳米导电材料分散在所述溶剂中的步骤包括：将所述纳米导电材料添加到所述溶剂中，超声分散30～60分钟；和/或，
[0021]
将所述热塑性聚氨酯、所述丙烯酸交联树脂和所述纳米增强材料分散在所述溶剂中的步骤包括：在温度为75～90℃的条件下，将所述热塑性聚氨酯、丙烯酸交联树脂和纳米增强材料添加到所述溶剂中，以200～600r/min的速率搅拌1～2小时。
[0022]
优选地，所述搅拌处理的步骤包括：在温度为75～90℃的条件下，将所述纳米导电材料的分散液添加到所述混合液中，以200～600r/min的速率搅拌2～3小时；和/或，
[0023]
所述分散处理的步骤包括：在温度为75～90℃的条件下，将所述有机抗菌材料添加到所述导电形状记忆聚氨酯分散液中，以200～600r/min的速率搅拌0.5～1小时。
[0024]
一种柔性传感器，获取上述多重响应形状记忆聚氨酯材料或上述方法制备的多重响应形状记忆聚氨酯材料，将所述多重响应形状记忆聚氨酯材料倒入模具中，在温度为75～90℃的条件下，固化40～60小时，得到导电聚氨酯膜，通过热压工艺制得柔性传感器。
[0025]
一种导电纺织品，获取上述多重响应形状记忆聚氨酯材料或上述方法制备的多重响应形状记忆聚氨酯材料，采用湿法纺丝工艺将所述多重响应形状记忆聚氨酯材料制成形
状记忆聚氨酯纤维；所述导电纺织品包含有所述形状记忆聚氨酯纤维。
[0026]
本发明提供的多重响应形状记忆聚氨酯材料，包括：6.0～10.0％的热塑性聚氨酯，0.5～1.0％的丙烯酸交联树脂，0.1～1.0％的纳米导电材料，0.2～1.0％的纳米抗菌材料，0.1～0.6％的有机抗菌材料和余量的溶剂。其中，丙烯酸交联树脂与聚氨酯结合，能够增加聚氨酯材料的软段，从而降低形状记忆聚氨酯材料的机械强度，提升其延展性，使聚氨酯材料的循环拉伸性能更加优异，提高了其形状记忆效果；纳米增强材料表面含有大量与聚氨酯结合的活性官能团，对聚氨酯材料的力学性能起到增强效果；纳米导电材料不但能够进一步增强聚氨酯的力学性能，而且赋予聚氨酯材料良好的导电性能，增强聚氨酯材料的柔性传感性能；有机抗菌材料使聚氨酯材料同时具有良好的抗菌性能。本发明通过各组分对聚氨酯材料的改性增强作用，使聚氨酯材料不但具有优异的形状记忆功能，对水、ph、电的刺激具有响应性能，而且同时具有良好的导电性能、抗菌性能，拓展了形状记忆聚氨酯材料的刺激响应范围，使其具有多重响应形状记忆功能，满足多功能柔性传感器的应用要求，拓宽了形状记忆聚氨酯材料的应用范围。
[0027]
本发明提供的多重响应形状记忆聚氨酯材料的制备方法，通过先将纳米导电材料分散在溶剂中形成导电材料的分散液，然后将所述热塑性聚氨酯、所述丙烯酸交联树脂和所述纳米增强材料分散在溶剂中，形成混合液；再将纳米导电材料的分散液与混合液搅拌混合后，添加有机抗菌材料，分散均匀，即得到多重响应形状记忆聚氨酯材料。本发明采用的制备方法对各组分的混合溶解顺序，能够最大限度避免纳米材料的团聚现象，达到充分溶解及分散的效果，使各物料组分发挥最佳的效果，且制备工艺流程简单，成本低廉，可实现产业化生产。
[0028]
本发明提供的柔性传感器，以上述多重响应形状记忆聚氨酯材料为原料，在温度为75～90℃的条件下，固化40～60小时的条件下，在模具中固化塑型，得到导电聚氨酯膜，通过热压工艺制得一定厚度的柔性传感器。本发明柔性传感器由于采用了上述不但具有优异的形状记忆功能，而且同时具有良好的导电性能、抗菌性能、稳定性的多重响应形状记忆聚氨酯材料，因而制备的柔性传感器同时具有优异的形状记忆功能，良好的导电性能、抗菌性能，优异的灵敏性及柔韧性，能够实现形变感知功能。
[0029]
本发明提供的导电纺织品，采用了由上述多重响应形状记忆聚氨酯材料制成的形状记忆聚氨酯纤维，由于采用的多重响应形状记忆聚氨酯材料不但具有优异的形状记忆功能，而且同时具有良好的导电性能、抗菌性能、稳定性，因而该材料制成的形状记忆聚氨酯纤维也同样具有这些优良特性。进一步地，该纤维制成的纺织品同样同时具有优异的形状记忆功能，良好的导电性能、抗菌性能、稳定性，优异的灵敏性及柔韧性，能够实现形变感知功能。
附图说明
[0030]
图1是本发明实施例提供的聚氨酯材料薄膜力学性能对比图。
[0031]
图2是本发明实施例提供的聚氨酯材料薄膜传感性能测试图。
[0032]
图3是本发明实施例提供的聚氨酯材料抗菌性能测试对比图。
[0033]
图4是本发明实施例提供的聚氨酯材料薄膜形状回复演示图。
具体实施方式
[0034]
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0036]
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0037]
本发明实施例提供了一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，以所述多重响应形状记忆聚氨酯的总质量为100％计，包括以下组分：
[0038][0039]
本发明实施例提供的多重响应形状记忆聚氨酯材料，包括：6.0～10.0％的热塑性聚氨酯，0.5～1.0％的丙烯酸交联树脂，0.1～1.0％的纳米增强材料，0.2～1.0％的纳米导电材料材料，0.1～0.6％的有机抗菌材料和余量的溶剂。其中，丙烯酸交联树脂与聚氨酯结合，能够增加聚氨酯材料的软段，从而降低形状记忆聚氨酯材料的机械强度，提升其延展性，使聚氨酯材料的循环拉伸性能更加优异，提高了其形状记忆效果；纳米增强材料表面含有大量与聚氨酯结合的活性官能团，对聚氨酯材料的力学性能起到增强效果；纳米导电材料不但能够进一步增强聚氨酯的力学性能，而且赋予聚氨酯材料良好的导电性能，增强聚氨酯材料的柔性传感性能；有机抗菌材料使聚氨酯材料同时具有良好的抗菌性能。本发明实施例通过各组分对聚氨酯材料的改性增强作用，使聚氨酯材料不但具有优异的形状记忆功能，对水、ph、电的刺激具有响应性能，而且同时具有良好的导电性能、抗菌性能，拓展了形状记忆聚氨酯材料的刺激响应范围，使其具有多重响应形状记忆功能，满足多功能柔性传感器的应用要求，拓宽了形状记忆聚氨酯材料的应用范围。
[0040]
作为优选实施例，所述丙烯酸交联树脂为卡波姆940。本发明实施例多重响应形状记忆聚氨酯材料中丙烯酸交联树脂选自卡波姆940，卡波姆940分子长链上含有与热塑性聚氨酯结合的羧基，通过卡波姆940与热塑性聚氨酯的结合增长了热塑性聚氨酯的软段，从而
降低了形状记忆聚氨酯的机械强度，提升了其延展性，使热塑性聚氨酯材料的循环拉伸性能更加优异，提高材料的形状记忆效果。本发明实施例卡波姆940的质量百分含量为0.5～1.0％，该含量的卡波姆940对热塑性聚氨酯的柔韧性、形状记忆等性能改善效果最佳，若卡波姆940的含量过高，则会造成热塑性聚氨酯的机械强度过低；若卡波姆940的含量过低，则对聚氨酯性能的改善效果不明显。
[0041]
作为优选实施例，所述纳米增强材料选自：羟甲基纳米纤维素和/或羟乙基纳米纤维素。本发明实施例多重响应形状记忆聚氨酯材料中选用羟甲基纳米纤维素和/或羟乙基纳米纤维素作为纳米增强材料，羟甲基纳米纤维素和羟乙基纳米纤维素分子链上含有大量羟基，与热塑性聚氨酯的通过氢键有较好的结合效果，起到良好的物理及化学交联的作用，从而大大提升了形状记忆聚氨酯的力学性能。本发明实施例羟甲基纳米纤维素和/或羟乙基纳米纤维素添加的质量百分含量为0.1～1.0％，该含量的纳米增强材料对本发明形状记忆聚氨酯材料的力学性能有最佳的改善作用，若纳米增强材料的含量过高，则使聚氨酯材料强度过高，延展性不佳，不易拉伸；若纳米增强材料的含量过低，则对聚氨酯材料的力学性能的改善不明显。
[0042]
作为优选实施例，所述纳米导电材料选自：碳纳米管、石墨烯、炭黑、银纳米线中至少一种。本发明实施例多重响应形状记忆聚氨酯材料中纳米导电材料选自碳纳米管、石墨烯、炭黑、银纳米线中至少一种，不但赋予了形状记忆聚氨酯良好的导电性能，而且碳纳米管、石墨烯、炭黑、银纳米线等纳米结构的导电材料在聚氨酯中作为物理交联点，与纳米纤维素一起对形状记忆聚氨酯材料的力学性能起到良好的协同增强作用。本发明实施例碳纳米管、石墨烯、炭黑、银纳米线等纳米导电材料添加的质量百分含量为0.2～1.0％，该添加量合理确保了聚氨酯材料的导电性能，以及与纳米增强材料的协同增效作用。若纳米导电材料的添加量过高，既不利于其在聚氨酯材料中均匀分散，也会破坏各组分对聚氨酯的改性作用和各组分之间的的协同增效作用，影响聚氨酯材料的力学性能、机械性能等；若纳米导电材料的添加量过低，则对聚氨酯材料的导电性，以及与纳米增强材料的协同增效作用不佳。
[0043]
作为优选实施例，所述有机抗菌材料选自：氯霉素、芦荟胶、山梨酸钾、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚乙烯吡咯酮碘、葡萄糖酸氯己定、苯扎氯铵中至少一种。本发明实施例多重响应形状记忆聚氨酯材料中有机抗菌材料选自：氯霉素、芦荟胶、山梨酸钾、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚乙烯吡咯酮碘、葡萄糖酸氯己定、苯扎氯铵中至少一种，赋予了形状记忆聚氨酯材料良好的抗菌效果，使本发明实施例提供的形状记忆聚氨酯材料不但具有优异的形状记忆功能、导电性能，而且同时具有良好的抗菌性能，拓展了聚氨酯材料的刺激响应范围，具有更好的应用前景。本发明实施例有机抗菌材料添加的质量百分含量为0.1～0.6％，该添加量既有效确保了聚氨酯材料的抗菌性能，也不会对聚氨酯材料的其他组分造成影响，影响其他性能。
[0044]
作为优选实施例，所述溶剂选自：n，n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮中至少一种。本发明实施例多重响应形状记忆聚氨酯材料选用的溶剂对热塑性聚氨酯和丙烯酸交联树脂均有较好的溶解性，对纳米增强材料、纳米导电材料及抗菌成分有较好的分散作用，便于各组分对聚氨酯改性，以及组分之间的协同增效作用。
[0045]
在一些实施例中，以所述多重响应形状记忆聚氨酯的总质量为100％计，包括：6.0
～10.0％的热塑性聚氨酯，0.5～1.0％的卡波姆940，0.1～1.0％的羟甲基纳米纤维素和/或羟乙基纳米纤维素，0.2～1.0％的碳纳米管、石墨烯、炭黑、银纳米线中至少一种，0.1～0.6％的氯霉素、芦荟胶、山梨酸钾、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚乙烯吡咯酮碘、葡萄糖酸氯己定、苯扎氯铵中至少一种，以及溶剂。
[0046]
本发明实施例提供的多重响应形状记忆聚氨酯可以通过下述方法制备获得。
[0047]
本发明实施例还提供了一种多重响应形状记忆聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
[0048]
s10.获取纳米导电材料和溶剂，将所述纳米导电材料分散在所述溶剂中，得到纳米导电材料的分散液；
[0049]
s20.获取热塑性聚氨酯、丙烯酸交联树脂、纳米增强材料，将所述热塑性聚氨酯、所述丙烯酸交联树脂和所述纳米增强材料分散在所述溶剂中，得到混合液；
[0050]
s30.将所述纳米导电材料的分散液添加到所述混合液中，搅拌处理，得到导电形状记忆聚氨酯分散液；
[0051]
s40.获取有机抗菌材料，将所述有机抗菌材料添加到所述导电形状记忆聚氨酯分散液中，分散处理，得到具有抗菌性能的多重响应形状记忆聚氨酯材料。
[0052]
本发明实施例提供的多重响应形状记忆聚氨酯材料的制备方法，通过先将纳米导电材料分散在溶剂中形成导电材料的分散液，然后将所述热塑性聚氨酯、所述丙烯酸交联树脂和所述纳米增强材料分散在溶剂中，形成混合液；再将纳米导电材料的分散液与混合液搅拌混合后，添加有机抗菌材料，分散均匀，即得到多重响应形状记忆聚氨酯材料。本发实施例采用的制备方法对各组分的混合溶解顺序，能够最大限度避免纳米材料的团聚现象，达到充分溶解及分散的效果，使各物料组分发挥最佳的效果，且制备工艺流程简单，成本低廉，可实现产业化生产。
[0053]
具体地，上述步骤s10中，获取纳米导电材料和溶剂，将所述纳米导电材料分散在所述溶剂中，得到纳米导电材料的分散液。作为优选实施例，将所述纳米导电材料分散在所述溶剂中的步骤包括：将所述纳米导电材料添加到所述溶剂中，超声分散30～60分钟。本发明实施例通过超声分散处理，将纳米导电材料预先分散在溶剂中，形成纳米导电材料的分散液，有利于纳米导电材料在形状记忆聚氨酯材料中更好的分散，形成均匀的有机整体，避免纳米材料的团聚现象。
[0054]
具体地，上述步骤s20中，获取热塑性聚氨酯、丙烯酸交联树脂、纳米增强材料，将所述热塑性聚氨酯、所述丙烯酸交联树脂和所述纳米增强材料分散在所述溶剂中，得到混合液。作为优选实施例，在温度为75～90℃的条件下，将所述热塑性聚氨酯、丙烯酸交联树脂和纳米增强材料添加到所述溶剂中，以200～600r/min的速率搅拌1～2小时，得到混合液。本发明实施例通过转速为200～600r/min搅拌处理1～2小时，将所述热塑性聚氨酯、所述丙烯酸交联树脂和所述纳米增强材料分散在所述溶剂中，使原料组分充分溶解分散，利于各组分之间充分接触反应。
[0055]
具体地，上述步骤s30中，将所述纳米导电材料的分散液添加到所述混合液中，搅拌处理，得到导电形状记忆聚氨酯分散液。作为优选实施例，所述搅拌处理的步骤包括：在温度为75～90℃的条件下，将所述纳米导电材料的分散液添加到所述混合液中，以200～600r/min的速率搅拌2～3小时。本发明实施例将分散好的纳米导电材料与热塑性聚氨酯、
丙烯酸交联树脂和纳米增强材料的混合液，在转速为200～600r/min的条件下，搅拌2～3小时，使两者充分混合均匀，能够有效避免将各原料产物同时加入溶剂中分散存在原料组分分散不均匀，出现团聚现象等问题，使各原料组分充分溶解及分散，有利于各组分之间的相互作用，确保形状记忆聚氨酯材料性能的稳定性。
[0056]
具体地，上述步骤s40中，获取有机抗菌材料，将所述有机抗菌材料添加到所述导电形状记忆聚氨酯分散液中，分散处理，得到具有抗菌性能的多重响应形状记忆聚氨酯材料。作为优选实施例，所述分散处理的步骤包括：在温度为75～90℃的条件下，将所述有机抗菌材料添加到所述导电形状记忆聚氨酯分散液中，以200～600r/min的速率搅拌0.5～1小时。本发明实施例在分散好的导电形状记忆聚氨酯分散液中，再添加有机抗菌材料，在转速为200～600r/min的条件下搅拌0.5～1小时，进一步将有机抗菌材料均匀分散于导电形状记忆聚氨酯分散液中，得到多重响应形状记忆聚氨酯材料，各原材料溶解分散成均匀的有机统一整体，有利于各原料组分及组分之间发挥最佳的作用。
[0057]
本发明实施例还提供了一种柔性传感器，获取上述多重响应形状记忆聚氨酯材料或上述方法制备的多重响应形状记忆聚氨酯材料，将所述多重响应形状记忆聚氨酯材料倒入模具中，在温度为75～90℃的条件下，固化40～60小时，得到导电聚氨酯膜，通过热压工艺制得柔性传感器。
[0058]
本发明实施例提供的柔性传感器，以上述多重响应形状记忆聚氨酯材料为原料，在温度为75～90℃的条件下，固化40～60小时的条件下，在模具中固化塑型，得到导电聚氨酯膜，通过热压工艺制得一定厚度的柔性传感器。本发明实施例柔性传感器由于采用了上述不但具有优异的形状记忆功能，而且同时具有良好的导电性能、抗菌性能、稳定性的多重响应形状记忆聚氨酯材料，因而制备的柔性传感器同样同时具有优异的形状记忆功能，良好的导电性能、抗菌性能，优异的灵敏性及柔韧性，能够实现形变感知功能。
[0059]
本发明实施例还提供了一种导电纺织品，获取上述多重响应形状记忆聚氨酯材料或上述方法制备的多重响应形状记忆聚氨酯材料，采用湿法纺丝工艺将所述多重响应形状记忆聚氨酯材料制成形状记忆聚氨酯纤维；所述导电纺织品包含有所述形状记忆聚氨酯纤维。
[0060]
本发明实施例提供的导电纺织品，采用了由上述多重响应形状记忆聚氨酯材料制成的形状记忆聚氨酯纤维，由于采用的多重响应形状记忆聚氨酯材料不但具有优异的形状记忆功能，而且同时具有良好的导电性能、抗菌性能、稳定性，因而该材料制成的形状记忆聚氨酯纤维也同样具有这些优良特性。进一步地，该纤维制成的纺织品同样同时具有优异的形状记忆功能，良好的导电性能、抗菌性能、稳定性，优异的灵敏性及柔韧性，能够实现形变感知功能。
[0061]
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例多重响应形状记忆聚氨酯材料的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
[0062]
实施例1
[0063]
一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，包括以下制备步骤：
[0064]
s11.取0.27g的碳纳米管(cnts)加入到20ml的n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中，超声分散30min，得到cnts的分散液；
[0065]
s21.取4.0g的tpu、0.5g的卡波姆-940和0.225g羟乙基纳米纤维素(cnc)，加入到25ml的dmf中，在75℃下，以200r/min的速率磁力搅拌2h，使得tpu、卡波姆-940完全溶解及cnc分散均匀，得到tpu、卡波姆-940和cnc的混合液；
[0066]
s31.将cnts的分散液，缓慢加入到tpu、卡波姆-940及cnc的混合液中，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌3.0h，使得cnts在形状记忆聚氨酯体系中分散均匀，得到导电形状记忆聚氨酯分散液；
[0067]
s41.向导电形状记忆聚氨酯分散液中加入0.2g的氯霉素，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌0.5～1h，得到多重响应形状记忆聚氨酯材料。
[0068]
实施例2
[0069]
一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，包括以下制备步骤：
[0070]
s12.取0.27g的石墨烯加入到20ml的n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中，超声分散30min，得到石墨烯的分散液；
[0071]
s22.取4.0g的tpu、0.5g的卡波姆-940和0.225g羟乙基纳米纤维素(cnc)，加入到25ml的dmf中，在75℃下，以200r/min的速率磁力搅拌2h，使得tpu、卡波姆-940完全溶解及cnc分散均匀，得到tpu、卡波姆-940和cnc的混合液；
[0072]
s32.将石墨烯的分散液，缓慢加入到tpu、卡波姆-940及cnc的混合液中，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌3.0h，使得石墨烯在形状记忆聚氨酯体系中分散均匀，得到导电形状记忆聚氨酯分散液；
[0073]
s42.向导电形状记忆聚氨酯分散液中加入0.2g的氯霉素，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌0.5～1h，得到多重响应形状记忆聚氨酯材料。
[0074]
一种柔性传感器，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料倒入模具中，在75℃下，固化48h，将产物从模具中取出，即制得具有抗菌性能的，同时具有多重响应形状记忆聚氨酯的柔性传感器。
[0075]
一种导电纺织品，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料用湿法纺丝工艺，制得形状记忆聚氨酯纤维，将纤维用于制作导电纺织品。
[0076]
实施例3
[0077]
一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，包括以下制备步骤：
[0078]
s11.取0.27g的炭黑加入到20ml的n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中，超声分散30min，得到炭黑的分散液；
[0079]
s23.取4.0g的tpu、0.5g的卡波姆-940和0.225g羟乙基纳米纤维素(cnc)，加入到25ml的dmf中，在75℃下，以200r/min的速率磁力搅拌2h，使得tpu、卡波姆-940完全溶解及cnc分散均匀，得到tpu、卡波姆-940和cnc的混合液；
[0080]
s33.将炭黑的分散液，缓慢加入到tpu、卡波姆-940及cnc的混合液中，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌3.0h，使得炭黑在形状记忆聚氨酯体系中分散均匀，得到导电形状记忆聚氨酯分散液；
[0081]
s43.向导电形状记忆聚氨酯分散液中加入0.2g的氯霉素，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌0.5～1h，得到多重响应形状记忆聚氨酯材料。
[0082]
一种柔性传感器，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料倒入模具中，在75℃下，固化48h，将产物从模具中取出，即制得具有抗菌性能的，同时具有多重响应形状记忆聚氨酯
的柔性传感器。
[0083]
一种导电纺织品，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料用湿法纺丝工艺，制得形状记忆聚氨酯纤维，将纤维用于制作导电纺织品。
[0084]
实施例4
[0085]
一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，包括以下制备步骤：
[0086]
s14.取0.27g的碳纳米管(cnts)加入到20ml的n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中，超声分散30min，得到cnts的分散液；
[0087]
s24.取4.0g的tpu、0.5g的卡波姆-940和0.225g羟乙基纳米纤维素(cnc)，加入到25ml的dmf中，在75℃下，以200r/min的速率磁力搅拌2h，使得tpu、卡波姆-940完全溶解及cnc分散均匀，得到tpu、卡波姆-940和cnc的混合液；
[0088]
s34.将cnts的分散液，缓慢加入到tpu、卡波姆-940及cnc的混合液中，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌3.0h，使得cnts在形状记忆聚氨酯体系中分散均匀，得到导电形状记忆聚氨酯分散液；
[0089]
s44.向导电形状记忆聚氨酯分散液中加入0.2g的聚六亚甲基双胍盐酸盐，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌0.5～1h，得到多重响应形状记忆聚氨酯材料。
[0090]
一种柔性传感器，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料倒入模具中，在75℃下，固化48h，将产物从模具中取出，即制得具有抗菌性能的，同时具有多重响应形状记忆聚氨酯的柔性传感器。
[0091]
一种导电纺织品，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料用湿法纺丝工艺，制得形状记忆聚氨酯纤维，将纤维用于制作导电纺织品。
[0092]
实施例5
[0093]
一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，包括以下制备步骤：
[0094]
s15.取0.27g的石墨烯加入到20ml的n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中，超声分散30min，得到石墨烯的分散液；
[0095]
s25.取4.0g的tpu、0.5g的卡波姆-940和0.225g羟乙基纳米纤维素(cnc)，加入到25ml的dmf中，在75℃下，以200r/min的速率磁力搅拌2h，使得tpu、卡波姆-940完全溶解及cnc分散均匀，得到tpu、卡波姆-940和cnc的混合液；
[0096]
s35.将石墨烯的分散液，缓慢加入到tpu、卡波姆-940及cnc的混合液中，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌3.0h，使得石墨烯在形状记忆聚氨酯体系中分散均匀，得到导电形状记忆聚氨酯分散液；
[0097]
s45.向导电形状记忆聚氨酯分散液中加入0.2g的聚六亚甲基双胍盐酸盐，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌0.5～1h，得到多重响应形状记忆聚氨酯材料。
[0098]
一种柔性传感器，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料倒入模具中，在75℃下，固化48h，将产物从模具中取出，即制得具有抗菌性能的，同时具有多重响应形状记忆聚氨酯的柔性传感器。
[0099]
一种导电纺织品，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料用湿法纺丝工艺，制得形状记忆聚氨酯纤维，将纤维用于制作导电纺织品。
[0100]
实施例6
[0101]
一种多重响应形状记忆聚氨酯材料，包括以下制备步骤：
[0102]
s16.取0.27g的炭黑加入到20ml的n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中，超声分散30min，得到炭黑的分散液；
[0103]
s26.取4.0g的tpu、0.5g的卡波姆-940和0.225g羟乙基纳米纤维素(cnc)，加入到25ml的dmf中，在75℃下，以200r/min的速率磁力搅拌2h，使得tpu、卡波姆-940完全溶解及cnc分散均匀，得到tpu、卡波姆-940和cnc的混合液；
[0104]
s36.将炭黑的分散液，缓慢加入到tpu、卡波姆-940及cnc的混合液中，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌3.0h，使得炭黑在形状记忆聚氨酯体系中分散均匀，得到导电形状记忆聚氨酯分散液；
[0105]
s46.向导电形状记忆聚氨酯分散液中加入0.2g的聚六亚甲基双胍盐酸盐，在75℃下，继续以200r/min的速率磁力搅拌0.5～1h，得到多重响应形状记忆聚氨酯材料。
[0106]
一种柔性传感器，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料倒入模具中，在75℃下，固化48h，将产物从模具中取出，即制得具有抗菌性能的，同时具有多重响应形状记忆聚氨酯的柔性传感器。
[0107]
一种导电纺织品，将上述多重响应形状记忆聚氨酯材料用湿法纺丝工艺，制得形状记忆聚氨酯纤维，将纤维用于制作导电纺织品。
[0108]
进一步的，为了验证本发明实施例多重响应形状记忆聚氨酯材料制作的柔性传感器进步性，本发明实施例进行了力学性能、导电性能、抗菌性能及传感性能等方面测试。
[0109]
测试例1
[0110]
本发明对实施例1多重响应形状记忆聚氨酯材料制备的薄膜的力学性能进行了对比测试分析。
[0111]
以仅添加热塑性聚氨酯(tpu)为对比例1；以添加tpu和羟乙基纳米纤维素纳米增强材料为对比例2，在于实施例1相同的条件下制备柔性传感器。
[0112]
取实施例1、对比例1和对比例2制备的柔性传感器，以夹持间距为50mm，宽10mm，厚0.15mm样条分别测试力学性能。如附图1所示，本发明实施例1柔性传感器有最好的应变和应力，随着纳米纤维素(cnc)的加入聚氨酯的力学强度显著提高，断裂伸长率由583.61％增长至909.87％，再加入碳纳米管(cnt)后力学性能仍然显著提高。
[0113]
并且，本发明实施例1制备长50mm，宽10mm，厚0.15mm的传感器样条电阻为45.6kω，电导率为0.142s/m，展示出优异的导电性能。
[0114]
测试例2
[0115]
本发明对实施例1多重响应形状记忆聚氨酯材料制备的薄膜的传感性能进行了测试分析，实施例1制备长50mm，宽10mm，厚0.15mm的传感器样条，进行5次循环拉伸测试，同时测试样条的电阻变化。如附图2所示，样条电阻随着长度的增加而呈现线性增加；随着样条回复，其电阻随之减小，表现出柔性传感性能。
[0116]
测试例3
[0117]
本发明以含有tpu、卡波姆940、羟乙基纳米纤维素及苯扎氯铵为原料制备多重响应形状记忆聚氨酯材料的抗菌功能进行了测试分析，以添加tpu、卡波姆940和羟乙基纳米纤维素纳米增强材料为对比例3，测试结果如附图3所示，本发明含有苯扎氯铵的多重响应形状记忆聚氨酯周围有明显的抑菌圈，表现出优异的抗菌性能，而对比例3周围没有抑菌圈。
[0118]
测试例4
[0119]
本发明对实施例1多重响应形状记忆聚氨酯材料制备的薄膜的形状恢复进行了测试，长50mm，宽10mm，厚0.15mm的传感器为样条，将其放入水中浸泡后，对折，然后在85℃下固定其形状，再将其放入去离子水中，3min内其形状恢复原状，表现出良好的形状记忆效果，如图4所示。
[0120]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。