[发明专利]一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用，涉及陶瓷材料技术领域。本发明提供的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，进行聚合反应，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。本发明制备的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料能够通过温度变化来实现形状记忆和回复，具有较优的4D打印变形特性，可以实现4D打印。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

现有的4D打印陶瓷采用预应力来使陶瓷弹性体变形。烧结之后形状固定，不能发生形变。而实际应用中，往往需要陶瓷结构在烧结之后也可以形变，因此提出采用打印液晶弹性体作为驱动设计可变形的陶瓷结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用，本发明制备的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料能够通过温度变化来实现形状记忆和回复，具有较优的4D打印变形特性，可以实现4D打印。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，进行聚合反应，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。

优选地，所述丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和引发剂的质量比为6～12：1～5：3～9：0.1；所述纳米氧化锆和丙烯酸酯类单体的质量比为17～23：6～12。

优选地，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸丁酯和丙烯酸叔丁酯中的一种或两种。

优选地，所述光引发剂为酰基氧化膦类光引发剂。

优选地，所述丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合包括：将丙烯酸酯类单体和部分聚己内酯进行第一混合，然后加入剩余聚己内酯进行第二混合，再加入聚乙二醇二丙烯酸酯进行第三混合，最后加入纳米氧化锆和光引发剂进行第四混合。

优选地，所述聚合反应在紫外光照射下进行。

优选地，所述紫外光的波长为405nm；所述紫外光的强度为3200～3600μW/cm2。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。

本发明提供了上述技术方案所述热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料作为4D打印材料的应用。

本发明提供了一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，进行聚合反应，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。当温度升高到聚已内酯结晶相变温度，此时聚合物陶瓷材料可以被零时固定形状，冷却之后聚已内酯重新结晶，包裹住聚合物内部陶瓷颗粒，整体结构维持零时形状。当重新升温到聚已内酯结晶相变温度，结晶融化，聚合物回复到原始形状。本发明制备的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料能够通过温度变化来实现形状记忆和回复，具有较优的4D打印变形特性，可以实现4D打印。

附图说明

图1为验证例制备的树脂的形状记忆性能测试结果图；图1的a为固化后的树脂，b为常温弯曲树脂的过程，c为常温弯曲后再释放恢复到原状的结果图，d为加热弯曲树脂后再释放；

图2为实施例2打印得到的样条实物图；

图3为实施例2打印得到的材料折叠后的效果图；图3的a为打印得到的材料，b为加热折叠的过程，c为折叠后的形状。

具体实施方式