[发明专利]一种耐高温高性能的形状记忆聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种耐高温高性能的形状记忆聚合物及其制备方法与应用。将环氧树脂、固化剂、改性剂及催化剂搅拌均匀，在真空条件下、80℃～150℃反应，再经自然降温处理，制得环氧树脂形状记忆聚合物。本发明通过改性剂的引入提升环氧树脂形状记忆聚合物的玻璃态转变温度，能够提升材料的耐温性、力学强度且保持化学稳定性。

技术领域

本发明属于智能材料技术领域，具体涉及一种耐高温高性能的形状记忆环氧树脂聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

2001年由Sharpless等人提出点击化学这一概念，因其高效、简易、可控等特点便受到了广泛关注。目前点击化学主要包括三类反应：Cu(I)催化的炔基-叠氮基环加成反应(CuAAC)、共轭双烯与亲双烯体的Diels-Alder反应和巯基与各类官能团的反应。其中巯基与环氧基官能团的反应，以其反应无副产物，反应条件温和的特点已逐渐成为制备高分子材料领域的热点之一。而同样作为新兴领域的形状记忆材料，其特有的形状记忆性能也受到了诸多行业研究者们的青睐。将点击化学应用到形状记忆材料的制备，可以拓宽功能性材料领域的潜力。

然而，大多数文献报道的巯基-环氧基点击反应制备的聚合物，由于分子结构中的脂肪长链比例较高，交联密度不高，使材料所能适应的环境温度都较低。而通过添加其他类别的改性剂，虽然可以在一定程度上提高交联密度，从而达到提升材料的玻璃态转化温度T_g的目的，但由于添加改性剂增加了其他性能的官能团，会导致材料的形状记忆性能、力学性能、化学稳定性等受到影响。为此提出本发明，维持材料形状记忆性能和化学稳定性的同时，提高材料的玻璃态转化温度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于点击化学反应制备耐高温的形状记忆环氧树脂聚合物的方法。旨在制备形状记忆性能、力学性能、化学稳定性好的耐高温的形状记忆环氧树脂聚合物，以满足相关工程需求。

本发明还提高耐高温的环氧树脂形状记忆聚合物的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐高温高性能环氧树脂形状记忆聚合物的制备方法，包括步骤：

(1)将环氧树脂、固化剂、改性剂及催化剂在真空条件下搅拌均匀；其中，催化剂用量为原料总质量的0.45～0.55％，固化剂用量为原料总质量的20-40％，余者为环氧树脂与改性剂，所述环氧树脂与改性剂的质量比为6～9:1～4；

所述固化剂为三聚硫氰酸，所述改性剂为N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷，所述催化剂为咪唑。

(2)将搅拌均匀的混合物倒入模具中，并于真空条件下、80℃～150℃进行升温反应6～9h，再经过后续自然降温处理，制得环氧树脂形状记忆聚合物。

根据本发明优选的，以上所述环氧树脂与改性剂的质量比为9:1、8:2、7:3或6:4。

根据本发明优选的，所述催化剂用量为原料总质量的0.5％。

根据本发明优选的，上述步骤(1)中，所述搅拌时间为25～35min。

根据本发明，上述步骤(2)中，所述升温反应分三段进行：80℃反应3～4h，120℃反应2～3h，150℃反应1～2h。升温反应最佳条件为：80℃反应3h，120℃反应2h，150℃反应1h。

根据本发明优选的，上述步骤(2)中，所述真空条件为-0.05MPa～-0.1MPa；最优选真空条件为-0.08MPa。

根据本发明优选的，上述步骤(2)中，自然降温处理时间为20～24小时。

本发明中，所述环氧树脂优选为环氧树脂E51。上述步骤(2)中的模具优选为聚四氟乙烯模具。