一种形状记忆聚合物及其制备方法

本发明属于高分子材料，具体涉及一种形状记忆聚合物及其制备方法。

背景技术：

1、近几十年来，随着工业的现代化和智能化发展以及能源需求的日益增加，对于液体和气体的运输需求进一步提高。在这样的背景下，除了利用高压泵的传统输送方案，研究者们开始对全新的液体运输方案展开相应的研究。热驱动液体输送装置是利用外在热源对液体输送装置内工作流体进行加热，促使流体压力、温度、相态发生变化，并由此直接或间接地实现流体的输送。对于液体输送装置，虽然目前国内在石油业、纺织业以及医药业之中使用较普遍，但对于可以任意控制开关的定向液体输送装置的设计，还没有达到统一认识和规范化。因为液体与材料表面接触时接触角滞后效应与静摩擦力会阻碍液体运动，所以在无外加能量的情况下，液体定向运动的难度很大。近年来，国内外专家为了改善液体输送装置的节能性能提出了诸多新型液体输送装置结构并在此基础上不断改进，但取得的效果并不是很突出。因此，亟需研发一种能够实现液体定向移动，且可以任意控制开关的液体输送装置。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种形状记忆聚合物及其制备方法。本发明制得的形状记忆聚合物具有较好的可逆变形能力，将其应用到液体输送装置中能够实现液体定向输送，任意控制开关的液体输送效果，同时液体输送装置的安装操作简单，有利于推广使用。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种形状记忆聚合物的制备方法，包括以下步骤：

3、以聚乙烯为原料，通过热压，制得聚乙烯板材，进行程序化设计，制得形状记忆聚合物；

4、所述程序化设计为：将聚乙烯进行第一次加热，在外力的作用下对聚乙烯进行均匀拉伸，保持拉伸长度不变降至室温，去除外力，将拉伸后的样条再次加热，降至室温，制得形状记忆聚合物。

5、本发明通过程序化设计过程，在聚乙烯样条中引入了内应力，使其具有温度响应且无需外力的可逆形状记忆效应。程序化设计后的聚乙烯样条以链缠结作为内应力提供者，晶区的熔融/结晶作为可逆相，在升温过程中晶区融化在熵的驱动下聚乙烯样条内部的大分子链由取向结晶状态变为无规线团状态，宏观上样条逐渐收缩；在降温过程中，熔融的无规线团状态在链缠结提供的内应力作用下重新恢复至取向结晶状态，宏观上样条逐渐伸长，从而最终实现聚合物在特定激发温度下的可逆形变。

6、本发明程序化设计过程中的加热操作对最终制得的形状记忆聚合物所具有的可逆应变能力具有重要的影响，其中第一次加热和再次加热操作相互配合将聚合物的温度控制在合适的范围内，最终保证形状记忆聚合物实现较高的可逆应变能力。

7、优选地，所述第一次加热的温度为145～165℃，所述第一次加热的时间为10～30min。

8、优选地，所述再次加热的温度为140℃。

9、优选地，所述聚乙烯的相对分子量为300万～500万。

10、优选地，所述热压的压强为20～30mpa，所述热压的时间为30～40min。

11、优选地，所述均匀拉伸为将聚乙烯拉伸至原始长度的5～7倍。

12、优选地，所述聚乙烯板材的厚度为3～5cm。

13、一种所述形状记忆聚合物的制备方法制得的形状记忆聚合物。

14、一种应用所述形状记忆聚合物的温度响应液体输送装置，所述温度响应液体输送装置的组装方法为：用所述形状记忆聚合物将液体输送管固定，并依次加热液体输送管上的形状记忆聚合物，通过形状记忆聚合物在加热时对液体输送管的挤压、冷却时对液体输送管的释放来实现液体输送管中液体的定向运动和停留。

15、优选地，所述加热形状记忆聚合物为将形状记忆聚合物加热至138～140℃。

16、本发明制得的形状记忆聚合物在应用于液体输送装置时，若激发温度(加热温度)过低，则形状记忆聚合物不具有可逆形状记忆效应；若激发温度过高，则形状记忆聚合物只能表现出单程形状记忆效应不具有可逆形状记忆效应。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、(1)本发明制得的形状记忆聚合物具有优异的可逆应变能力，其可逆应变高达26％，明显高于现有技术中的形状记忆聚合物的可逆应变能力，可逆应变能力越高对液体的运输能力越强。

19、(2)本发明制得的形状记忆聚合物可应用于液体输送装置，不但可以实现对液体的定向输送、任意控制开关，而且组装工艺简单，使用前不需要特定的驱动装置。

技术特征：

1.一种形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：

3.如权利要求1所述形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯的相对分子量为300万～500万。

4.如权利要求1所述形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于，所述热压的压强为20～30mpa，热压的时间为30～40min。

5.如权利要求1所述形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于，所述均匀拉伸为将聚乙烯拉伸至原始长度的5～7倍。

6.如权利要求1所述形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯板材的厚度为3～5cm。

7.一种如权利要求1～6任一所述形状记忆聚合物的制备方法制得的形状记忆聚合物。

8.一种应用如权利要求7所述形状记忆聚合物的温度响应液体输送装置，其特征在于，所述温度响应液体输送装置的组装方法为：用所述形状记忆聚合物将液体输送管固定，并依次加热液体输送管上的形状记忆聚合物，通过形状记忆聚合物在加热时对液体输送管的挤压、冷却时对液体输送管的释放来实现液体输送管中液体的定向输送和停留。

9.如权利要求8所述温度响应液体输送装置，其特征在于，所述加热形状记忆聚合物为将形状记忆聚合物加热至138～140℃。

技术总结
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种形状记忆聚合物及其制备方法。所述形状记忆聚合物的制备方法，包括以下步骤：以聚乙烯为原料，通过热压，制得聚乙烯板材，进行程序化设计，制得形状记忆聚合物；所述程序化设计为：将聚乙烯进行第一次加热，在外力的作用下对聚乙烯进行均匀拉伸5～7倍，保持拉伸长度不变降至室温，去除外力，将拉伸后的样条再次加热，降至室温，制得形状记忆聚合物。本发明制得的形状记忆聚合物具有较好的可逆应变能力，将其应用到液体输送装置中能够实现液体定向输送，任意控制开关的液体输送效果，同时液体输送装置的安装操作简单，有利于推广使用。

技术研发人员：李垚,范龙飞,党贵卿,陈开放,胡荣桦,罗云聪,黄宇韬,吴清华,甘锋,于晖
受保护的技术使用者：五邑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13