CN105017488A - 基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法 - Google Patents

基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105017488A
CN105017488A CN201510192009.1A CN201510192009A CN105017488A CN 105017488 A CN105017488 A CN 105017488A CN 201510192009 A CN201510192009 A CN 201510192009A CN 105017488 A CN105017488 A CN 105017488A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shape
memory polymer
slip
cross
linking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510192009.1A
Other languages
English (en)
Inventor
丁小斌
王亚茹
李兴建
潘毅
郑朝晖
彭宇行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Organic Chemicals Co Ltd of CAS
Original Assignee
Chengdu Organic Chemicals Co Ltd of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Organic Chemicals Co Ltd of CAS filed Critical Chengdu Organic Chemicals Co Ltd of CAS
Priority to CN201510192009.1A priority Critical patent/CN105017488A/zh
Publication of CN105017488A publication Critical patent/CN105017488A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明涉及基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法。其特点是将聚轮烷上可滑动的环状分子作为交联点与烯类单体共聚得到具有滑动交联结构的形状记忆聚合物材料。该滑动交联结构不同于常规的物理交联和化学交联结构，其结合了物理交联与化学交联的特点，既不会像化学交联那样刚性，限制分子链段的运动，又不会像物理交联那样不稳定，容易发生交联点的解缠结或分子链的滑移。滑动交联结构可以通过交联点的滑动，调节分子链间的作用力，防止应力集中过早出现，从而提高材料的力学性能。

Description

基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法
技术领域：本发明是关于基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法，属于高分子新材料领域。
背景技术
形状记忆聚合物材料作为一种新型智能材料，是指能够感知环境变化的刺激并响应这种变化，对其状态参数(如形状、位置、应变等)进行调整，从而回复到预先设定状态的材料。与形状记忆合金相比，其具有质轻、价廉、易加工、形变量大、转变温度易调等诸多优点，成为高分子材料研究、开发和应用的一个新热点，在航空航天、生物医学、纺织、包装等领域具有广泛的潜在应用价值。
随着高分子合成技术的发展，以及聚合物结构与性能研究的深化，通过分子与结构的设计开发预期结构与性能的聚合物材料已成为现实。形状记忆聚合物由网点和开关相两部分组成。网点决定形状记忆聚合物材料的永久形状，开关相控制材料暂时形状的固定和回复。网点一般分为化学交联和物理交联两种，化学交联作为刚***联点会限制分子链的运动，使材料形变量受限；物理交联稳定性差，尽管能达到高形变，但由于赋形过程中分子链的滑脱会造成形状回复性较差。滑动交联结合了物理交联与化学交联的特点，是介于二者之间的一种新型交联方式，其既不像化学交联那样刚性，束缚分子链运动，也不像物理交联那样不稳定。滑动交联结构的交联点在外力作用下可以沿分子链旋转与滑动，使其分子链间的作用力分散，防止应力集中过早出现，从而提高材料的力学性能。此外，可以通过交联点的滑动分散分子链间作用力，使分子链段运动在转变温度上下实现更好的冻结与激活，从而可以提高材料形状记忆性能。
将滑动交联结构与形状记忆原理相结合，开发一种具有新型结构、优异形状记忆性能和机械性能的形状记忆聚合物材料，有望拓宽形状记忆聚合物材料在航空航天和生物医学等领域的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料，其特征在于该材料是具有滑动交联结构，同时结合了化学交联与物理交联的特性。在外力作用下，通过交联点的滑动，调节分子链间作用力，防止应力集中过早出现，使分子链段运动在转变温度上下实现完全的冻结与激活，从而赋予材料优异的形状记忆性能和机械性能，使其在航空航天和生物医学等领域具有广泛的潜在应用价值。
本发明的又一目的在于提供一种基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料的制备方法，其特点是采用将聚轮烷上可以滑动的环状分子作为交联点与烯类单体共聚得到具有滑动交联结构的形状记忆聚合物材料。可以通过调节各组分的种类及配比来调控材料的性能，如形状记忆性能(如形状记忆固定率、形状记忆回复率、回复温度、回复速率、回复时间等)、热力学性能(如玻璃化转变温度、储能模量等)、机械性能(如拉伸强度、断裂伸长率等)等。
为了达到上述目的，本发明提供了一种制备基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料的方法：将烯类单体A、聚轮烷B、引发剂C和溶剂D按一定比例和顺序加入反应瓶中，室温下搅拌或超声辅助溶解，通氮气10-30分钟，注入模具中，升温到50-80℃，恒温反应12-48小时，反应完成后去除溶剂，得到形状记忆聚合物。该聚合物采用浇铸方法成型，可以根据需要加工成各种形状。
本发明中基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料的配比为：
在上述配比中：
A选用(甲基)丙烯酸烷基酯类等烯类单体中的一种或多种。如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸等。
B选用环状分子上含有双键的聚轮烷。
C选用偶氮类、有机过氧类等热引发剂或光引发剂。优选偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二苯甲酰(BPO)。
D选用强极性溶剂或离子液体，优选二甲基亚砜(DMSO)。
本发明具有以下特点：
1.制备的基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料，其交联点可以滑动。
2.制备的基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料，具有优异的形状记忆性能，形变量大，固定率及回复率高，回复速率快，形状记忆循环性能好。
3.制备的基于滑动交联点网络结构的形状记忆聚合物材料，具有优异的机械性能。
4.该基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料的制备方法，对单体性质没有特殊要求，是一种通用方法，可以通过调节各组分的种类及配比来调控材料的形状记忆性能和机械性能。
5.该基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料采用浇铸方法成型，可以根据需要加工成各种形状，其制备方法简单，易于操作。
6.该基于滑动交联结构的形状记忆聚合物材料在航空航天、生物医学等领域具有潜在的应用价值。
具体实施方式
下面结合三个实施例子对本发明作进一步描述。本发明所涉及的主题范围并非仅限于此实例。
实例1：
配比如下： 
A：烯类单体： 
甲基丙烯酸甲酯(MMA)：          10g
丙烯酸甲酯(MA)：               10g 
B：聚轮烷： 
聚轮烷(环状分子个数20)         0.6g 
C：引发剂： 
AIBN：                         0.1g 
D：溶剂：
DMSO：                         20g 
其制备方法为：将烯类单体、聚轮烷、引发剂、交联剂加入到反应瓶中，室温搅拌溶解，通氮气30分钟，升温至60℃，反应半小时后，把反应物注入密封的螺旋管中，60℃恒温反应24小时，制得螺旋状聚合物，去除溶剂后，真空干燥，得到产物。
产物指标： 
转变温度：65℃；
形变量：820％；
室温下的形状固定率：99％
80℃下的形状回复率：98％；
80℃下的形状回复时间：25秒；
实例2：
配比如下： 
A：烯类单体： 
MMA：                          10g 
MA：                           10g 
B：聚轮烷： 
聚轮烷(环状分子个数20)         1g
C：引发剂： 
AIBN：                         0.2g 
D：溶剂：
DMSO：                         15g 
其制备方法为：将烯类单体、聚轮烷、引发剂、交联剂加入到反应瓶中，室温搅拌溶解，通氮气30分钟，升温至60℃，反应半小时后，把反应物注入密封的玻璃板中，60℃恒温反应36小时，制得片状聚合物，去除溶剂后，真空干燥，得到产物。
产物指标： 
转变温度：70℃；
形变量：700％；
室温下的形状固定率：100％
85℃下的形状回复率：99％；
85℃下的形状回复时间：20秒；
实例3：
配比如下： 
A：烯类单体： 
MMA：                          10g 
丙烯酸乙酯(EA)：               10g 
B：聚轮烷： 
聚轮烷(环状分子个数50)         1g
C：引发剂： 
AIBN：                         0.14g 
D：溶剂：
DMSO：                         20g 
其制备方法为：将烯类单体、聚轮烷、引发剂、交联剂加入到反应瓶中，室温搅拌溶解，通氮气20分钟，升温至70℃，反应半小时后，把反应物注入密封的玻璃板中，70℃恒温反应12小时，制得片状聚合物，去除溶剂后，真空干燥，得到产物。
产物指标： 
转变温度：51℃；
形变量：710％；
室温下的形状固定率：98％；
65℃下的形状回复率：98％；
65℃下的形状回复时间：30秒。

Claims (8)

1.基于滑动交联结构的形状记忆聚合物，采用将聚轮烷上可以滑动的环状分子作为交联点与烯类单体共聚得到具有滑动交联结构的形状记忆聚合物材料，其特征在于该材料的交联点可以滑动。
2.根据权利要求1所述的基于滑动交联结构的形状记忆聚合物，其特征在于该材料的具有优异的力学性能和形状记忆性能。
3.一种制备权利要求1所述的基于滑动交联结构的形状记忆聚合物的方法，其特征在于采用以下方法制备：将烯类单体A、聚轮烷B、引发剂C和溶剂D按一定比例和顺序加入反应瓶中，室温下搅拌或超声辅助溶解，通氮气10-30分钟，注入模具中，升温到50-80℃，恒温反应12-48小时，反应完成后去除溶剂，得到形状记忆聚合物；该聚合物采用浇铸方法成型，可以根据需要加工成各种形状。
4.根据权利要求3所述的制备基于滑动交联结构的形状记忆聚合物的方法，其特征在于制备时原料配比为：
5.根据权利要求3所述的制备基于滑动交联结构的形状记忆聚合物的方法，其特征在于烯类单体A选用(甲基)丙烯酸烷基酯类单体中的一种或多种，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸。
6.根据权利要求3所述的制备基于滑动交联结构的形状记忆聚合物的方法，其特征在于聚轮烷B选用其环状分子上含有双键的聚轮烷。
7.根据权利要求3所述的制备基于滑动交联结构的形状记忆聚合物的方法，其特征在于引发剂C选用偶氮类、有机过氧类热引发剂或光引发剂。
8.根据权利要求3所述的制备基于滑动交联结构的形状记忆聚合物的方法，其特征在于溶剂D选用强极性溶剂或离子液体。
CN201510192009.1A 2014-04-18 2015-04-15 基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法 Pending CN105017488A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510192009.1A CN105017488A (zh) 2014-04-18 2015-04-15 基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410156365 2014-04-18
CN201510192009.1A CN105017488A (zh) 2014-04-18 2015-04-15 基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105017488A true CN105017488A (zh) 2015-11-04

Family

ID=54407822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510192009.1A Pending CN105017488A (zh) 2014-04-18 2015-04-15 基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105017488A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108699342A (zh) * 2016-07-13 2018-10-23 积水化学工业株式会社 复合粒子和液晶显示装置
CN109796767A (zh) * 2018-12-26 2019-05-24 广东省石油与精细化工研究院 一种具有滑动交联网络的硅橡胶/聚烯烃热塑性弹性体
CN111690095A (zh) * 2020-04-07 2020-09-22 南华大学 一种光引发本体环化聚合制备记忆性聚合物的方法以及记忆性聚合物

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102391445A (zh) * 2011-08-28 2012-03-28 山东理工大学 聚丙烯酸酯类聚合物封端环糊精聚轮烷及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102391445A (zh) * 2011-08-28 2012-03-28 山东理工大学 聚丙烯酸酯类聚合物封端环糊精聚轮烷及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YARU WANG ET AL: "High-strain shape memory polymers with movable cross-links constructed by interlocked slide-ring structure", 《RSC ADVANCES》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108699342A (zh) * 2016-07-13 2018-10-23 积水化学工业株式会社 复合粒子和液晶显示装置
CN108699342B (zh) * 2016-07-13 2022-11-01 积水化学工业株式会社 复合粒子和液晶显示装置
CN109796767A (zh) * 2018-12-26 2019-05-24 广东省石油与精细化工研究院 一种具有滑动交联网络的硅橡胶/聚烯烃热塑性弹性体
CN111690095A (zh) * 2020-04-07 2020-09-22 南华大学 一种光引发本体环化聚合制备记忆性聚合物的方法以及记忆性聚合物
CN111690095B (zh) * 2020-04-07 2023-03-21 南华大学 一种光引发本体环化聚合制备记忆性聚合物的方法以及记忆性聚合物

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cockram et al. Effect of monomer solubility on the evolution of copolymer morphology during polymerization-induced self-assembly in aqueous solution
Benaglia et al. Universal (switchable) RAFT agents
Chambon et al. Facile synthesis of methacrylic ABC triblock copolymer vesicles by RAFT aqueous dispersion polymerization
Ratcliffe et al. From a water-immiscible monomer to block copolymer nano-objects via a one-pot RAFT aqueous dispersion polymerization formulation
US9777090B2 (en) Water-soluble or water-disintegrable copolymer
Yasumoto et al. Highly responsive hydrogel prepared using poly (N-isopropylacrylamide)-grafted polyrotaxane as a building block designed by reversible deactivation radical polymerization and click chemistry
Li et al. Formation of multidomain hydrogels via thermally induced assembly of PISA-generated triblock terpolymer nanogels
CN105017488A (zh) 基于滑动交联结构的形状记忆聚合物及其制备方法
CN101289522B (zh) 具有温度响应或温度响应和pH响应的空心球的制备方法
JP2018154847A (ja) ２，３，３，３−テトラフルオロプロペン／フッ化ビニリデンコポリマーの改良された合成方法
Cunningham et al. RAFT Aqueous Dispersion Polymerization of N-(2-(Methacryloyloxy) ethyl) pyrrolidone: A Convenient Low Viscosity Route to High Molecular Weight Water-Soluble Copolymers
CN103554376A (zh) 单分散交联聚甲基丙烯酸甲酯微球的制备方法
CN101974136B (zh) 一种采用熔融接枝共混法制备高韧性可降解材料的方法
Yamashita et al. Preparation of hemispherical polymer particles by cleavage of a Janus poly (methyl methacrylate)/polystyrene composite particle
Payne et al. Nitroxide-mediated polymerization at elevated temperatures
CN102911310B (zh) 乳液聚合制备支化聚(甲基)丙烯酸酯类聚合物的方法
Wang et al. Preparation and reticulation of styrene acrylic/epoxy complex latex
CN104031214A (zh) 一种St/MAH-g-MMA接枝共聚物及其制备方法和应用
CagriAta et al. Synthesis and characterization of polyvinyl alcohol-g-polystyrene copolymers via MADIX polymerization technique
Baba et al. Mechanical Properties of Homogeneous Polymer Networks Prepared by Star Polymer Synthesis Methods
CN108727541A (zh) 一种纤维素基形状记忆材料的制备方法
Kwon et al. Nonturbid Fast Temperature-Responsive Hydrogels with Homogeneous Three-Dimensional Networks by Two Types of Star Polymer Synthesis Methods
CN104592532B (zh) 一种两亲性共聚物网络及其制备方法
Wang et al. Hybrid Acrylic‐Polyurethane Latexes by Miniemulsion Polymerization
CN107474162B (zh) 一种通用型凝胶类聚轮烷交联剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20151104