[发明专利]一种聚氨酯/纤维素多功能形状记忆高分子材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚氨酯/纤维素多功能形状记忆高分子材料的制备方法，将离子溶剂、无水乙醇和去离子水进行混合后采用超声分散得到澄清透明的复合溶液；向复合溶液中加入硅烷偶联剂，并滴加乙酸调节溶液PH，搅拌溶液使硅烷偶联剂发生水解反应；向溶液中加入微晶纤维素，充分搅拌后使用布氏漏斗进行过滤；步取滤渣，将滤渣置于冷冻干燥机进行冷冻干燥得到功能化的微晶纤维素；步骤5向聚氨酯和N‑甲基吡咯烷酮的混合溶液中加入功能化的微晶纤维素、罗丹明并搅拌。本发明将功能化后的纤维素和聚氨酯以及罗丹明进行溶液浇注制备复合材料，构筑基于纤维素基元的二元杂合网络，制备出具备高强度、高韧性的兼顾温度响应和紫外光响应的形状记忆高分子材料。

技术领域

本发明涉及一种形状记忆高分子材料的制备方法，尤其涉及一种聚氨酯/纤维素多功能形状记忆高分子材料的制备方法。

背景技术

聚合物形状记忆材料是一类依靠形状改变的刺激－响应材料。引发形状记忆效应的刺激可以是温度、电流、磁场、pH值，湿度和光照等。这类材料具有变形量大、力学性能大范围可调的特点，同时具有价格低廉、质量轻以及易加工成型的优势。近年来，形状记忆聚合物以其优异的性质，在智能材料领域显示出巨大的应用前景，比如智能传感器、智能纺织材料，生物医疗药物缓释方向，航空航天领域有着巨大的应用。聚氨酯（SMPU）是一类具有硬链段和软链段构成的形状记忆聚合物,这类高分子的优势在于可以通过控制软硬段的比例或引入其他基团从而调节或改变其形状记忆功能。SMPU具有优异的力学性能和良好的生物相容性，其记忆温度可设计范围宽、形变量大、形状记忆效果好、加工性好，但由于软硬段的相分离也使其存在形状回复速度慢、重复记忆效果差、力学强度低、响应功能单一等缺点，传统的形状记忆聚氨酯材料现在已经无法满足其在航空航天等一些领域的要求。如何提高其力学强度、形状回复速率、制备多重响应功能材料等问题，从而拓宽其应用领域，一直是需要解决的问题。

纤维素是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源。它具有高模量、比表面积大等优异的理化性质，并且它与合成高分子相比，纤维素还具有可完全降解、无毒、无污染、易于改性、生物相容性好、可再生等优势，被认为是未来的世界能源与化工的主要原材料，有望替代玻璃纤维以及其他的合成纤维。目前，众多科学研究者通过使用纤维素去增强聚氨酯材料，并且去得了一系列显著的成果，由于纤维素的引入形成刚性的三维氢键网络使得聚氨酯材料的强度和模量得到极大的增强。但是迄今为止，绝大多数使用纤维素去增韧聚氨酯的同时，必然导致材料韧性的大大的下降，因此，如何在控制聚氨酯相分离的程度下很好的保持其形状记忆功能并且制备出具备强度与韧性兼得的聚氨酯材料从而满足航空航天以及智能传感器领域的需求是非常苛刻的。

罗丹明是一种拥有优异的光学性质，成本低廉并且稳定性好，经常被用作荧光材料和生物探针的理想材料。其在生物传感器以及药物缓释方面显示出巨大的应用前景，但是几乎没有报道将其作为荧光剂的同时并且作为与高分子材料的结构组元从而去调控材料的物理化学性能。

发明内容

本发明目的在于克服现有记忆材料无法做到高强度与高韧性兼得的聚氨酯材料的困难，提供了一种高强高韧的聚氨酯/纤维素多功能形状记忆高分子的制备方法。该方法（1）发展一条清洁环境友好的并且简便可行的纤维素均相功能化的新路线, 相比于传统的溶剂反应体系，纤维素的接枝效率得到大大的提高 (2) 将功能化后的纤维素和聚氨酯以及罗丹明进行溶液浇注制备复合材料，构筑基于纤维素基元的二元杂合网络，制备出具备高强度、高韧性的兼顾温度响应和紫外光响应的多功能形状记忆高分子材料。相比于纯的聚氨酯，制备出的复合功能材料拉伸强度增加了200%，断裂伸长率增加了300%，并且具备及其快速的温度响应功能和光响应功能，其形状记忆回复率达到了92%。

本发明所采取的技术方案为：一种聚氨酯/纤维素多功能形状记忆高分子材料的制备方法，包括以下步骤

步骤1 将离子溶剂、无水乙醇和去离子水进行混合后采用超声分散得到澄清透明的复合溶液；