[发明专利]一种摩擦性能智能响应的热固性形状记忆聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种摩擦性能智能响应的热固性形状记忆聚合物及其制备方法和应用，属于微/纳表界面技术领域。本发明所述形状记忆聚合物具有微/纳表面，其表面形状在光和/或热触发前为临时形状，表面摩擦性能为各向异性；经光和/或热触发后，表面形状由临时形状恢复为初始形状，表面摩擦性能为各向同性；所述热固性形状记忆聚合物的材质为具有动态共价键的热固性聚合物，所述热固性聚合物中含有具有光热转换性能的纳米填料。本发明提供的摩擦性能智能响应的热固性形状记忆聚合物具有良好的循环性能，其表面形状既可以借助动态共价键反复塑形又可以借助形状记忆实现临时形状和初始形状间的多次往复切换，大大提高了材料的可重复使用性。

技术领域

本发明涉及微/纳表界面技术领域，特别涉及一种摩擦性能智能响应的热固性形状记忆聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

随着仿生学的不断发展，模仿自然界生物制备人工仿生表面是一种制备特殊功能性表面的有效方法。近年来，通过探索认识自然界特殊功能的表界面微结构并从中获得灵感，采用物理、化学手段进行仿生构筑，进而研究微/纳表界面的摩擦性能的调控，拓展摩擦的各向异性、各向同性智能响应性能，已经成为仿生摩擦学新的研究热点。

热固性高分子力学强度较高、耐压耐热性较好，然而，热固性材料是三维交联网络，具有不熔不溶的性质，一旦加工成型后就不能再加工和重塑形。因此，热固性聚合物微/纳表面往往结构单一，并不具有摩擦性能智能响应的功能。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种摩擦性能智能响应的热固性形状记忆聚合物及其制备方法和应用。本发明提供的热固性形状记忆聚合物的微/纳表面具有摩擦性能智能响应的功能，其表面形状和摩擦性能可实现光热智能调控。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种摩擦性能智能响应的热固性形状记忆聚合物，具有微/纳表面，所述热固性形状记忆聚合物的材质为具有动态共价键的热固性聚合物，所述热固性聚合物中含有具有光热转换性能的纳米填料；

所述微/纳表面的表面形状在光和/或热触发前为临时形状，表面摩擦性能为各向异性；经光和/或热触发后，表面形状由临时形状恢复为初始形状，表面摩擦性能为各向同性；

所述临时形状为多个纳米柱构成的非对称阵列状；所述初始形状为多个纳米柱构成的对称阵列状。

优选的，所述光触发的条件为波长为808nm的红外光，所述热触发的温度高于热固性聚合物玻璃化转变温度10～30℃；所述光和/或热触发的时间为5～20s。

优选的，所述动态共价键为动态酯键、动态二硫键、动态亚胺键、动态酰腙键、烯烃复分解键、硅氧烷-硅醇交换键和动态乙烯胺酯键中的一种或几种。

优选的，所述具有光热转换性能的纳米填料为石墨烯、纳米四氧化三铁、碳纳米管和黑磷中的一种或几种；

所述纳米填料的粒径为5nm～50μm；

所述热固性聚合物中纳米填料的质量百分含量为0.1～5％。

优选的，所述初始形状的纳米柱的形状为圆柱形、方形或梯形，所述纳米柱的高度为100～300μm，间距为10～100μm；

所述临时形状的纳米柱的形状独立为圆柱形、方形和梯形中的一种，所述纳米柱的高度独立为100～300μm，间距独立为10～100μm。

本发明提供了上述摩擦性能智能响应的热固性形状记忆聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将具有动态共价键的反应原料、具有光热转换性能的纳米填料、催化剂混合，进行热固化，得到热固性形状记忆聚合物；