本发明涉及功能高分子材料,尤其涉及一种磁驱动形状记忆材料及其制备方法。
背景技术:
1、形状记忆聚合物是一类智能材料,其能够在一定条件下改变初始形状并将该形状固定下来,受到外界刺激时再恢复至初始形状,从而实现变形功能,目前主要应用于航空航天、生物医用、电子器件、智能表面等领域。
2、形状记忆聚合物主要有热、光、电、磁、水等响应方式,其中大部分的响应方式是基于热响应实现的,但由于大部分驱动方式需要直接作用在功能器件上,因此热响应驱动并不能满足一些特定的场合,比如作用在体内的医用材料利用磁场通过非接触的方式驱动形状记忆聚合物,更为安全有效。由于形状记忆聚合物本身不具有磁性,需要加入磁性填料对其功能化,在磁场的作用下实现磁驱动。但目前还没有出现可对磁场作出响应的聚合物。
3、为实现形状记忆聚合物对磁场的响应,通常将磁性颗粒引入到热响应形状记忆聚合物基体中形成形状记忆复合材料,但磁性颗粒在基体中分散性差,容易引发团聚进而降低形状记忆复合材料的综合性能。
4、因此,解决磁性填料在形状记忆聚合物中团聚的问题,提高形状记忆复合材料的性能是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种磁驱动形状记忆材料及其制备方法,以解决现有形状记忆复合材料中磁性颗粒易团聚的问题。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种磁驱动形状记忆材料的制备方法,包括以下步骤:
4、将四氧化三铁、乙醇和水混合,然后加入氨水和正硅酸四乙酯,进行第一反应,得到fe3o4@sio2;
5、将fe3o4@sio2、多巴胺、三羟甲基氨基甲烷和水混合,进行第二反应,得到改性后的fe3o4@sio2;
6、将改性后的fe3o4@sio2、形状记忆聚合物和溶剂混合,得到磁驱动形状记忆材料。
7、优选的,在上述一种磁驱动形状记忆材料的制备方法中,所述四氧化三铁、乙醇和水的比例为1g:20~60ml:10~30ml;
8、所述四氧化三铁和正硅酸四乙酯的比例为1g:2~5ml;
9、所述氨水和正硅酸四乙酯的体积比为2~5:2~5。
10、优选的,在上述一种磁驱动形状记忆材料的制备方法中,所述第一反应的温度为20~35℃,所述第一反应的时间为5~12h。
11、优选的,在上述一种磁驱动形状记忆材料的制备方法中,所述fe3o4@sio2、多巴胺、三羟甲基氨基甲烷和水的比例为1.5~3g:0.2~0.8g:1~3g:0.5~1l。
12、优选的,在上述一种磁驱动形状记忆材料的制备方法中,所述第二反应的温度为40~70℃,所述第二反应的时间为24~36h。
13、优选的,在上述一种磁驱动形状记忆材料的制备方法中,所述形状记忆聚合物为聚氨酯、聚硅氧烷、聚乳酸和聚乙烯醇中的一种或几种;
14、所述溶剂为n,n'-二甲基乙酰胺、n,n'-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或几种;
15、所述形状记忆聚合物与溶剂的比例为1g:5~7ml。
16、优选的,在上述一种磁驱动形状记忆材料的制备方法中,所述改性后的fe3o4@sio2与形状记忆聚合物的质量比为0.2~0.5:1。
17、本发明还提供了一种磁驱动形状记忆材料的制备方法制得的磁驱动形状记忆材料。
18、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
19、(1)本发明中将二氧化硅包覆在磁性颗粒四氧化三铁表面,可降低磁性颗粒间的表面能和粒子间的磁性,使磁性颗粒四氧化三铁在形状记忆聚合物基体中的团聚现象得到改善,提高材料的性能;同时利用聚多巴胺对fe3o4@sio2进行改性,聚多巴胺具有优异的光热效应,可与fe3o4@sio2产生协同响应,使得磁驱动形状记忆材料具有快速的光和磁响应能力,以实现结构的重构和可逆変化。
20、(2)本发明中磁驱动形状记忆材料的原料具有良好的生物相容性,制备工艺简单,可重复性强,可大规模推广应用。
1.一种磁驱动形状记忆材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的磁驱动形状记忆材料的制备方法,其特征在于,所述四氧化三铁、乙醇和水的比例为1g:20~60ml:10~30ml;
3.根据权利要求1或2所述的磁驱动形状记忆材料的制备方法,其特征在于,所述第一反应的温度为20~35℃,所述第一反应的时间为5~12h。
4.根据权利要求3所述的磁驱动形状记忆材料的制备方法,其特征在于,所述fe3o4@sio2、多巴胺、三羟甲基氨基甲烷和水的比例为1.5~3g:0.2~0.8g:1~3g:0.5~1l。
5.根据权利要求4所述的磁驱动形状记忆材料的制备方法,其特征在于,所述第二反应的温度为40~70℃,所述第二反应的时间为24~36h。
6.根据权利要求5所述的磁驱动形状记忆材料的制备方法,其特征在于,所述形状记忆聚合物为聚氨酯、聚硅氧烷、聚乳酸和聚乙烯醇中的一种或几种;
7.根据权利要求6所述的磁驱动形状记忆材料的制备方法,其特征在于,所述改性后的fe3o4@sio2与形状记忆聚合物的质量比为0.2~0.5:1。
8.权利要求1~7任一项所述的磁驱动形状记忆材料的制备方法制得的磁驱动形状记忆材料。