[发明专利]一种热和光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系及其制备方法

说明书

一种热和光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系及其制备方法，属于形状记忆材料领域。所述的形状记忆聚合物网络形成体系由脂肪胺、环氧树脂、丙烯酸树脂及光引发剂组成。具体方法如下：将脂肪胺、环氧树脂、光引发剂充分混合均匀，反应得到预聚物；将丙烯酸树脂加入预聚物中得到第一阶段聚合物；通过进一步光交联第一阶段聚合物，得到最终态聚合物。本发明通过第一阶段能够制备出一种具有良好形状记忆性能的第一阶段聚合物；再通过进一步的光交联，能够得到具有更大交联密度的聚合物，能提高材料的力学性能和使用寿命，在航空航天，智能制造，功能结构材料领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于形状记忆材料领域，具体涉及一种工艺简单，反应条件容易控制的基于脂肪胺、环氧树脂、丙烯酸树脂的新型的环境友好型的热和光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系及其制备方法。

背景技术

二阶段聚合物反应体的主要特点是在整个反应体系中存在两个反应阶段，即第一阶段反应和第二阶段反应，以及两种聚合物存在的形态，当第一阶段反应结束后，获得的聚合物一般称之为中间态聚合物，第二阶段反应结束后获得的聚合物一般称为最终态聚合物，即目标聚合物。二阶段聚合物反应体系的应用范围很广泛，如在形状记忆材料领域、光学器件和光刻技术领域都有较为重要的应用。一般来说，人们将具有形状记忆特性的中间态聚合物的二阶段固化反应体系称之为二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系。在这种体系中，中间态聚合物具有形状记忆功能，因而中间态聚合物能在外界条件改变时（如温度升高到玻璃化转变温度Tg以上），其原始形状可以改变，人们可以赋予其临时形状，当温度降到Tg以下之后这种临时形态可以固定下来。之后通过第二阶段的反应，进一步提高中间态聚合物的交联密度，可以获得具有特殊形状和结构，以及更稳定力学性能的最终态聚合物，因此此种方法在航空航天、智能制造和空间选择性材料领域具有较好的应用前景。

总的来说，在现阶段，科学家们对二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系研究并不深入，最早研究二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系的是美国科罗拉多大学的Devatha P. Nair等（Adv. Funct. Mater.2012 22 1502-10）。他们报道了一种关于利用硫醇和丙烯酸树脂为原料的热/光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系，并做了比较有前景的应用。然而此种方法存在两个问题，第一，原料中使用了商品化丙烯酸树脂Ebecryl 1290。出于商业利益，美国氰特化工并未公开其结构，因此不利于新型二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系的设计；第二，整个反应体系中使用了三乙胺为小分子催化剂，容易挥发，相比于无催化剂的二阶段反应聚合物网络形成体系来说（Polym.Chem.2015 6 6987-97），该体系在绿色化学、环境友好方面有待提升。当然，上述提及的无催化剂的二阶段反应聚合物网络形成体系也有缺点，因为制备的中间态聚合物的T_g都低于室温不利于实际应用，应用的范围较窄，因而，开发环境友好、具有确定结构和实际应用好的热/光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系对于新型功能材料开发和应用具有积极意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的关于二阶反应的形状记忆聚合物网络形成体系存在的环境污染、结构不确定和应用范围窄的问题，提供一种工艺简单，环境友好的反应条件容易控制，反应原料结构确定的基于脂肪胺、环氧树脂、丙烯酸树脂的热和光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种热和光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系，所述的形状记忆聚合物网络形成体系按照质量百分比由脂肪胺5-15％、环氧树脂25-50％、丙烯酸树脂35-65％及光引发剂0.5-3％组成。

一种上述的热和光二阶段反应的形状记忆聚合物网络形成体系的制备方法，所述方法包括如下步骤：