[发明专利]一种4D打印用近红外响应复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于4D打印技术领域，特别涉及一种4D打印用近红外响应复合材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种4D打印用近红外响应复合材料，由包括以下质量份的原料制备得到：4‑((6‑羟基己基)氧基)苯基‑4‑((6‑羟基己基)氧基)苯甲酸酯5～15份；4,4‑二异氰酸二苯甲烷10～30份；聚乙二醇5～15份；丙烯酸酯单体30～60份；硫醇类交联剂5～20份；1,1,1‑三羟甲基丙烷0.1～1份；石墨烯0.1～2.5份；有机锡催化剂0.1～0.5份；光引发剂0.1～0.5份。本发明提供的4D打印用近红外响应复合材料具有断裂伸长强度、断裂伸长率高，形状记忆驱动应力高的特点。

技术领域

本发明属于4D打印技术领域，特别涉及一种4D打印用近红外响应复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来生成三维实体的技术，为“增材制造”(AM，Additive Manufacturing)技术。4D打印技术是指由3D技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中，简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型，实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。

Ly等(LY S T,KIM J Y.4D printing-fused deposition modeling printingwith thermal-responsive shape memory polymers[J].International Journal ofPrecision Engineering and Manufacturing-Green Technology,2017,4(3): 267-272.)开发了一种电驱动的弹性复合材料，可以直接通过电场激发4D打印结构的形状回复响应，混杂碳纳米管的形状记忆聚氨酯长丝经过FDM工艺形成U型试件，在电流作用下，碳纳米管由于电热效应产生足够的热量激发 SMP的形状记忆效应。Zhuang等(ZHUANG Y,SONGW T,NING G,et al. 3D-printing of materials with anisotropic heat distributionusing conductive polylactic acid composites[J].MaterialsDesign,2017,126:135-140.)通过使用FDM3D打印机混合打印掺杂石墨烯的导电PLA和绝缘纯PLA两种长丝来创建具有各向异性热分布的导电复合材料。Wang等(WANG Q,TI AN,X Y, HUANG L,etal.Programmable morphing composites with embedded continuous fibers by 4Dprinting[J].MaterialsDesign,2018,155:404-413.)提出了一种嵌入连续纤维复合材料的4D打印技术，利用该技术制备的双层结构能够实现电驱动变形，该方法通过FDM技术将连续碳纤维和软基质材料由同一个喷头挤出，通过控制打印路径实现复合材料的可控变形。Yang等(YANG C C,WANG B J,LI D C.Modelling and characterisation for theresponsive performance of CF/PLA and CF/PEEK smart materials fabricated by 4Dprinting[J].Virtual and Physical Prototyping,2017,12(1):69-76.)通过改进的 FDM方法制备了一种新型的智能复合材料，该材料可以通过直接的温度场激活其形状记忆效应，也可以通过对材料中填埋的碳纤维束进行电激活。然而，目前的4D打印用复合材料无法兼顾较高的断裂伸长强度、断裂伸长率和形状记忆驱动应力，所得的4D打印产品力学性能差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种4D打印用近红外响应复合材料及其制备方法，本发明提供的4D打印用近红外响应复合材料具有断裂伸长强度、断裂伸长率高，形状记忆驱动应力高的特点。