[发明专利]一种可陶瓷化的4D打印形状记忆聚合物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可陶瓷化的4D打印形状记聚合物及其制备方法，所述4D打印形状记忆聚合物中原料组分及各组分的质量份数如下：硅氧改性环氧树脂60～80份，八对氨基苯基‑POSS18～32份，光引发剂1.5～2.8份，稀释剂1.5～2.8份，成瓷填料15～40份，活性填料12～40份；其中，所述硅氧改性环氧树脂的主链为Si‑O主链。本发明提供的方法能够通过4D打印制备耐高温且防火的形状记忆聚合物。

技术领域

本发明涉及形状记忆聚合物技术领域，特别涉及一种可陶瓷化的4D打印形状记忆聚合物及其制备方法。

背景技术

随着航空、航天、电子等行业向高速化、高集成化方向的发展，人们对于材料的要求越来越高，除了要求耐高温、耐化学腐蚀等之外，还要求材料本身及制备过程工艺简单、可临时固化以及具有永久性等。新兴的4D打印技术是指利用“智能材料”和3D打印技术，制造出在预定的刺激下(如放入水中，或者加热、加压、通电、光照等)可自我变换物理属性(包括形态、密度、颜色、弹性、导电性、光学特性、电磁特性等)的三维物体。4D打印技术的关键更多的是依赖于智能材料，而非打印技术。

4D打印形状记忆聚合物能够感受外界刺激并产生形态学变化，从宏观上可以描述为原始形态-临时形态-原始形态的变化，该材料在航空、医疗器械、机械工程、模具设计等领域具有重要应用前景。

近年来，陶瓷材料的应用及发展非常迅速，陶瓷材料作为继金属材料、高分子材料后最有潜力的发展材料之一，尤其在航天方面，耐高温陶瓷材料更是至关重要，但陶瓷材料自身的脆性大、耐冲击能力低、易碎的缺点限制了其应用。由于一般有机物不具备耐高温性，熔点较低，形状记忆聚合物难以满足高温环境甚至明火条件下的使用，因此难以通过4D打印制备耐高温的形状记忆聚合物。

发明内容

本发明实施例提供了一种可陶瓷化的4D打印形状记忆聚合物及其制备方法，能够通过4D打印制备耐高温且防火的形状记忆聚合物。

第一方面，本发明提供了一种可陶瓷化的4D打印形状记忆聚合物，所述4D打印形状记忆聚合物中原料组分及各组分的质量份数如下：

硅氧改性环氧树脂60～80份，八对氨基苯基-POSS18～32份，光引发剂1.5～2.8份，稀释剂1.5～2.8份，成瓷填料15～40份，活性填料12～40份；

所述硅氧改性环氧树脂的主链为Si-O主链。

优选地，所述硅氧改性环氧树脂的制备方法包括：

所述硅氧改性环氧树脂由端氢硅油和带有双键的缩水甘油醚通过硅氢加成反应得到；其中，所述端氢硅油与所述带有双键的缩水甘油醚的摩尔比为1:(1～1.2)。

优选地，所述端氢硅油为选自低含氢硅油、氨基硅油或氢基封端的二甲基硅氧烷中的一种；

所述带有双键的缩水甘油醚为烯丙基缩水甘油醚或甲基丙烯酸缩水甘油酯。

优选地，所述硅氢加成反应的反应温度为80～100℃，反应时间为6～7h。

优选地，所述硅氢加成反应中还包括阻聚剂和催化剂；

所述阻聚剂为羟基苯甲醚或1,4-萘醌；所述阻聚剂的质量为所述端氢硅油和所述带有双键的缩水甘油醚的质量之和的0.01～0.02％；

所述催化剂为氯铂酸和四氢呋喃的混合溶液；其中，氯铂酸和四氢呋喃的质量比为1:(80～100)；所述催化剂中氯铂酸的质量为所述端氢硅油和所述带有双键的缩水甘油醚的质量之和的质量的0.8～1.1％。

优选地，所述光引发剂为光引发剂BL9380或光引发剂820。

优选地，所述稀释剂为具有主链为柔性链段的环氧树脂。

优选地，所述稀释剂为丁基缩水甘油醚或1,4-丁二醇二缩水甘油醚。