[发明专利]一种可光固化的蓖麻油基形状记忆弹性体及其制备方法和应用

说明书

一种可光固化的蓖麻油基形状记忆弹性体及其制备方法和应用，将蓖麻油与二异氰酸酯反应得到蓖麻油基聚氨酯预聚体；将制得的蓖麻油基聚氨酯预聚体与双（2‑羟乙基）二硫化物进行扩链反应，并加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端，反应过程中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯进行稀释，最后与双酚A环氧树脂进行混合，并加入光引发剂，进行UV光固化，得到蓖麻油基形状记忆弹性体。本发明制得的蓖麻油基形状记忆弹性体中的二硫动态键可以赋予制备的聚合物优异的形状记忆行为，四个循环后形状固定和恢复率分别保持在98.9%和79.0%以上。同时，紫外光固化材料在室温快速固化、降低能耗、减少挥发性有机化学物质排放、缩短产品生产周期等方面具有优势。

技术领域

本发明属于植物油脂基弹性聚合物领域，具体涉及一种可光固化的蓖麻油基形状记忆弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

随着化石资源的枯竭、石油价格的剧烈波动和日益严重的环境问题，全球正致力于寻找可再生资源来应对这场危机。植物油是典型的具有发展前景的可再生资源之一，可从自然界大量获取，且成本相对较低。植物油是由甘油和脂肪酸组成的甘油三酯。脂肪酸多为含12-22个碳原子和不同反应位点(如酯基、羟基、碳-碳双键)的长链化合物，这些反应位点可进行化学修饰，引入其他官能团。基于这些独特的结构，许多研究人员对植物油及其衍生物进行了研究，探索替代石化原料的可行性。

蓖麻油是一种可生物降解、成本低、易于获取的生物质原料，是最重要的植物油资源之一。蓖麻油含有活性羟基，无需改性即可替代石油衍生多元醇。近几十年来，它已被广泛用于弹性体的合成。含蓖麻油的弹性体网络聚合物通常具有较高的交联密度、优异的机械性能、可回收性和耐化学性。

形状记忆聚合物可在发生形变后被固定成临时形状，并对外界的刺激做出响应，以回复到之前的永久形状。形状记忆聚合物的应用涉及工业和日常生活的各个领域，如智能织物、柔性电子产品、3D或4D打印、智能医疗设备等。但目前实际应用中，形状记忆聚合物材料形状记忆性能和机械性能往往会在多次循环后逐渐降低，在重复使用后也往往会出现损伤。另外，目前常见的用于合成形状记忆聚合物的原料大多由石化资源转化而来，随着碳排放的日益加剧和石油资源的不断消耗，使用生物质资源替代不可持续资源正成为时代发展的主流。

动态共价键能赋予材料动态可逆交联的性质，这不仅可以提高形状记忆聚合物材料的形状记忆能力，降低其重复使用后的形状记忆性能和机械性能损失，同时可以使材料具有一定的自修复性能，赋予材料修复损伤的能力。

在大多数报道中，传统的热固化方法操作复杂，对设备和环境要求严格，浪费了大量的精力和时间。同时，合成过程中大量的有机溶剂消耗将对环境和人体健康造成危害。与热固化材料相比材料方面，紫外(UV)固化技术因其室温固化速度快、能耗低、低挥发性有机化学(VOC)排放等优点，广泛应用于涂料、粘合剂、3d打印材料等工业领域。本发明先制备了含二硫键的蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯，并与环氧树脂混合，最终成功制备了刚柔性能适中的蓖麻油基形状记忆弹性体，这种形状记忆弹性体具有简单的合成工艺，很短的成型周期，具有广阔的应用前景。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供了一种可光固化的蓖麻油基形状记忆弹性体及其制备方法和应用，制得的产物具有较好的力学性能，且产物形状固定和恢复率的数据优异，还能减少挥发性有机化学物质(VOC)排放。。