本發(fā)明屬于形狀記憶聚合物領(lǐng)域，具體涉及一種基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷進步與應(yīng)用需求的不斷變化，具有特殊性能的功能材料逐漸成為研究的熱點。其中，形狀記憶功能材料作為一類能夠在外部條件變化時恢復(fù)原始形態(tài)的智能材料，因其獨特的自適應(yīng)性和自修復(fù)特性，在航空航天、醫(yī)療器械、智能結(jié)構(gòu)、柔性電子、機器人技術(shù)等多個領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。形狀記憶材料根據(jù)其基礎(chǔ)物質(zhì)的不同，可以分為形狀記憶合金、形狀記憶聚合物和形狀記憶陶瓷等類型。

2、形狀記憶聚合物材料在上述應(yīng)用中，因其具有良好的加工性、可調(diào)性、輕質(zhì)、耐腐蝕、可控的熱響應(yīng)特性等優(yōu)勢，逐漸引起了廣泛關(guān)注。尤其是樹脂材料作為基體的形狀記憶材料，在形狀記憶效應(yīng)的基礎(chǔ)上，具備了較高的加工靈活性和較低的生產(chǎn)成本，已成為形狀記憶功能材料研究的重要方向之一。然而，目前常見的形狀記憶樹脂材料的抗拉強度較低，限制了其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，目前可查詢的形狀記憶環(huán)氧樹脂材料專利中，抗拉強度最高的是54.49mpa(中國專利cn118515851b)。因此制備高抗拉強度的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了實現(xiàn)上述目的而進行的，目的在于提供一種基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料及其制備方法。

2、本發(fā)明提供了一種基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法，具有這樣的特征，包括以下步驟：s10，將聚己內(nèi)酯材料和環(huán)氧樹脂單體投料后，于溫度t1下靜置直至聚己內(nèi)酯材料完全熔融，得到第一混合液，其中，第一混合液中的聚己內(nèi)酯材料含量為5wt％～40wt％，t1不小于聚己內(nèi)酯材料的熔融溫度，且t1小于環(huán)氧樹脂單體的熱固溫度；s20，將第一混合液攪拌一段時間后，降溫至40℃并繼續(xù)攪拌一段時間得到第二混合液，第二混合液為聚己內(nèi)酯材料和環(huán)氧樹脂單體的混合液；s30，向第二混合液中投入固化劑并攪拌一段時間得到第三混合液；s40，將第三混合液升溫至70℃～85℃并繼續(xù)攪拌一段時間得到第四混合液；s50，將第四混合液倒入模具中，并于110℃～130℃固化4h～6h后自然冷卻并脫模得到基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料。

3、在本發(fā)明提供的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟s10中，t1為60℃～70℃。

4、在本發(fā)明提供的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟s10中，第一混合液中的聚己內(nèi)酯材料含量為5wt％～20wt％時，能保證材料既具有較好的形狀記憶功能，又具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

5、在本發(fā)明提供的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟s10中，聚己內(nèi)酯材料為單一分子量的聚己內(nèi)酯或不同分子量的聚己內(nèi)酯的混合物，聚己內(nèi)酯的分子量范圍為500～4000。

6、在本發(fā)明提供的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟s10中，環(huán)氧樹脂單體包括雙酚a型環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂或雙酚s型環(huán)氧樹脂中的任意一種或多種。

7、在本發(fā)明提供的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟s30中，固化劑包括pacm、aibn或ek3402中的任意一種或多種。

8、在本發(fā)明提供的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟s10中的環(huán)氧樹脂單體與步驟s30中的固化劑的質(zhì)量比1:(0.2～0.3)。

9、在本發(fā)明提供的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟s30中的攪拌速率小于步驟s20中的攪拌速率，以減少氣泡。

10、在本發(fā)明提供的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟s50中，模具的成型模腔表面設(shè)置有聚四氟乙烯涂層，以便于脫模。

11、本發(fā)明還提供了一種基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料，具有這樣的特征，由前述任意一項的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法制備得到，其中，基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料在形變溫度下受持續(xù)穩(wěn)定的外力作用由原始形狀改變?yōu)樾滦螤睿诶鋮s至室溫后撤去外力仍保持新形狀；將具有新形狀的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料置于形變溫度下，則其恢復(fù)為原始形狀，當(dāng)?shù)谝换旌弦褐械木奂簝?nèi)酯材料含量為5wt％～20wt％時，形變溫度為60℃～150℃，基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料在室溫下的拉伸強度為45.5mpa～81.5mpa，彎曲強度為78.4～140.7mpa。

12、發(fā)明的作用與效果

13、本發(fā)明的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法通過控制聚己內(nèi)酯材料、環(huán)氧樹脂單體、固化劑的種類、用量以及各步驟的工藝參數(shù)，既能保證制備得到形狀記憶環(huán)氧樹脂材料具有較高的抗拉和抗彎強度，又能使材料保持良好的形狀記憶性能，從而令材料在力學(xué)性能和形狀記憶功能方面達到較好的綜合效果，使其在對材料性能要求較高且需要形狀記憶功能的領(lǐng)域有更好的應(yīng)用潛力，同時為相關(guān)形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備提供了一種有效的技術(shù)參考，有助于推動該類材料制備技術(shù)的發(fā)展與優(yōu)化。

14、其中，步驟s10中t1溫度的選取是本發(fā)明的重點，t1溫度需要保證聚己內(nèi)酯可以在熔融狀態(tài)下與環(huán)氧單體混合，又不會出現(xiàn)聚己內(nèi)酯與環(huán)氧單體兩相之間的分層。

15、通過本發(fā)明的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的制備方法制備得到的形狀記憶環(huán)氧樹脂材料實現(xiàn)了形狀記憶功能，于形變溫度下可改變形狀并在冷卻后固定，再次升溫能恢復(fù)原始形狀，這使其能在航空航天、醫(yī)療器械、智能結(jié)構(gòu)、柔性電子、機器人技術(shù)等多領(lǐng)域應(yīng)用，如自適應(yīng)機翼、智能支架、可變形建筑部件、柔性電子組件、機器人自適應(yīng)肢體等的制造。

16、本發(fā)明的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料有效提升了材料性能，有效解決現(xiàn)有常見形狀記憶樹脂材料抗拉強度低的問題，其抗拉強度最高可達81.5mpa，遠超聚氨酯、聚酯、聚烯烴等系列形狀記憶樹脂產(chǎn)品，能滿足更多對力學(xué)性能要求高的應(yīng)用場景，拓展了形狀記憶環(huán)氧樹脂材料的應(yīng)用范圍。

17、在效果方面，本發(fā)明的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料繼承樹脂材料良好加工性，制備方法相對簡單，可采用多種成型工藝制造不同形狀尺寸產(chǎn)品，且生產(chǎn)成本較低，有利于大規(guī)模生產(chǎn)推廣，提高產(chǎn)品市場競爭力。

18、本發(fā)明的基于聚己內(nèi)酯的熱致型形狀記憶環(huán)氧樹脂材料具備可控?zé)犴憫?yīng)特性，形變溫度在60℃至150℃之間，能在較寬溫度范圍實現(xiàn)形狀記憶功能觸發(fā)與恢復(fù)，可依據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境溫度需求控制形狀變化，適用于溫度變化頻繁或需精準(zhǔn)溫度控制形狀變化的場景，提高相關(guān)設(shè)備、結(jié)構(gòu)或儀器的穩(wěn)定性、可靠性與精度。