[发明专利]一种光响应动态液晶弹性体驱动器材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光响应动态液晶弹性体驱动器材料及其制备方法。本发明液晶弹性体是以聚合物与金属离子经配位交联后制备得到。本发明所得液晶弹性体兼具低温和高温塑形的能力，经塑形后即可获得驱动性能。此外，所得驱动器材料具有固态可塑性、光或热响应驱动特性以及良好的机械性能，并且可逆驱动应变为1％‑80％。本发明液晶弹性体驱动器的制备方法简单、有效，在制备过程中无需添加任何光热响应添加剂。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域的一种液晶弹性体驱动器材料，具体涉及一种光响应动态液晶弹性体驱动器材料及其制备方法。

背景技术

液晶弹性体驱动器是一类能够响应外界刺激并产生可逆形变的智能高分子材料。传统的液晶弹性体驱动器只能对外界温度变化产生响应，这显然不利于其应用。光是一种较为绿色的刺激源，具有能够同时在时间以及空间上可控操作的显著优势。通过在聚合物网络内引入无机光热转换填料后可使得液晶弹性体驱动器获得光响应性，从而获得光控驱动的能力。然而这种制备方式通常会伴随光热填料的团聚，对驱动器的驱动性能、机械性能产生影响。虽然通过开发并引入有机光吸收添加剂可以制备结构相对均一的液晶弹性体聚合物网络，但是有机光热添加剂的渗出和潜在毒性对驱动器的应用场景产生较大的限制。此外，传统基于稳定共价交联的液晶弹性体驱动器通常不具备形状可塑性、自修复性以及再加工性等，这同样对其应用前景不利。

因此，采用简便且有效的手段制备结构均一且具有动态特性的光响应液晶弹性体驱动器是一个亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种光响应动态液晶弹性体驱动器材料及其制备方法。所述驱动器材料的制备方法简单，具有结构均一的动态聚合物网络以及优异的光响应驱动性能以及力学性能。

本发明所采用的技术方案是：

一、一种光响应动态液晶弹性体驱动器材料

液晶弹性体驱动器材料是以式(I)所述的聚合物与金属离子经配位交联后制备得到；

所述聚合物为邻苯二酚封端的1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯与3,6-二氧杂-1,8-辛烷双硫醇共聚物，记为RM257-Dopa。

聚合物的化学结构如式(I)所示：

所述聚合物的数均分子量为1000-50000。

所述聚合物与金属离子在聚合物网络中的配位方式为二重配位、三重配位方式中的一种或两种。

以质量份数计，所述聚合物的质量份数为90-99.9份，金属离子的质量份数为0.1-10份。

所述金属离子为铁离子、亚铁离子、钌离子、铝离子、铜离子、镍离子、锌离子、钛离子、钙离子、镁离子、钒离子、锰离子、钴离子中的一种或多种。

液晶弹性体驱动器材料具有固态可塑性、光或热响应驱动特性以及良好的机械性能，可逆驱动应变为1％-80％。

二、一种所述的光响应动态液晶弹性体驱动器材料的制备方法

1)将聚合物溶于溶剂中，随后再加入含金属离子的溶液，得到前驱体溶液；

2)向前驱体溶液中加入碱性溶液，搅拌混合均匀后获得液晶弹性体溶液；

3)将液晶弹性体溶液注入不同形状的模具中，待溶剂挥发完毕后脱模得到初始液晶弹性体；

4)将初始液晶弹性体依次置于第一溶剂和第二溶剂中进行纯化后再干燥完全，获得纯化液晶弹性体；

5)将纯化液晶弹性体通过外力作用赋予任意预设形状后在20-250℃下放置30秒-10天，获得预液晶弹性体；