固定相＋可逆相-快猴网.PPT

形状记忆高分子最新研究进展举例 1.德国技术与大分子化学学院和美国麻省理工学院的 科学家已研究开发成功一种形状记忆可生物降解聚 合物，此聚合物有广泛的医学用途。 2.日本三菱重工的一个子公司开发出一种由聚氨酯纤 维制成的织物，是一种具有形状记忆功能的面料， 用于制造在环境温度较高时能产生散热和水汽通道 的智能服装。此外，通过加温处理使汽车外壳、机 壳和建筑物某些部件能够自动除去凹痕的SMP制品， 也在开发之中。 * * 3.电子垃圾已经成为当前环境治理中的一个难题，近 年来，出现了一种称为”智能材料自动拆卸”技术 （ADSM）。这种技术即是用SMP材料制造电子产品的 许多紧固件（如螺钉、螺纹套管、夹子等），它们 将可以通过加热的方式自行脱落，利用这种技术， 有望可以实现原件、材料的自动分级和拆卸过程的 自动化。 * * * * 2. 产生记忆效应的内在原因 需要从结构上进行分析。由于柔性高分子材料的长链结构，分子链的长度与直径相差十分悬殊，柔软而易于互相缠结，而且每个分子链的长短不一，要形成规整的完全晶体结构是很困难的。 * * 这些结构特点就决定了大多数高聚物的宏观结构均是结晶和无定形两种状态的共存体系。如PE，PVC等。高聚物未经交联时，一旦加热温度超过其结晶熔点，就表现为暂时的流动性质，观察不出记忆特性；高聚物经交联后，原来的线性结构变成三维网状结构，加热到其熔点以上是，不再熔化，而是在很宽的温度范围内表现出弹性体的性质，如下图所示。 3.形状记忆过程 * * L TTg或TTm L+L’ TTg或TTm L+L’ TTg或TTm L 变形 固定 恢复 L：样品原长 L’：变形量 2.热致感应型形状记忆高分子 * * 定义：在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，能很快恢复初始形状的聚合物。 这类SMP一般都是由防止树脂流动并记忆起始态的固定相与随温度变化的能可逆地固化和软化的可逆相组成。 * * 固定相：聚合物交联结构或部分结晶结构，在工作温度范围内保持稳定，用以保持成型制品形状即记忆起始态。 可逆相：能够随温度变化在结晶与结晶熔融态（Tm）或玻璃态与橡胶态间可逆转变（Tg），相应结构发生软化、硬化可逆变化—保证成型制品可以改变形状。 * * 热致感应SMP 相结构 固定相 化学交联结构 热固性SMP 可逆相（物理交联结构） 结晶态 玻璃态等 物理交联结构 热塑性SMP 两相结构：固定相＋可逆相 2.1热致SMP形状记忆过程 * * 2.1热致SMP形状记忆过程 (1)热成形加工：将粉末状或颗粒状树脂加热融化使固定相和软化相都处于软化状态，将其注入模具中成型、冷却，固定相硬化，可逆相结晶，得到希望的形状A，即起始态。（一次成型） 以热塑性SMP为例 加热 A B * * (2)变形：将材料加热至适当温度(如玻璃化转变温度Tg)，可逆相分子链的微观布朗运动加剧，发生软化，而固定相仍处于固化状态，其分子链被束缚，材料由玻璃态转为橡胶态，整体呈现出有限的流动性。施加外力使可逆相的分子链被拉长，材料变形为B形状。 加热 B A * * (3)冻结变形：在外力保持下冷却，可逆相结晶硬化，卸除外力后材料仍保持B形状，得到稳定的新形状即变形态。(二次成型)此时的形状由可逆相维持，其分子链沿外力方向取向、冻结，固定相处于高应力形变状态。 加热 A B * * (4)形状恢复：将变形态加热到形状回复温度如Tg，可逆相软化而固定相保持固化，可逆相分子链运动复活，在固定相的恢复应力作用下解除取向，并逐步达到热力学平衡状态，即宏观上表现为恢复到变形前的状态A。 加热 A B 2.2 形状记忆效果 由形状记忆原理可知，可逆相对SMP的形变特性影响较大，固定相对形状恢复特性影响较大。其中可逆相分子链的柔韧性增大，SMP的形变量就相应提高，形变应力下降。 热固性SMP同热塑性SMP相比，形变恢复速度快，精度高，应力大，但它不能回收利用。 * * 2.4 几种重要的热致SMP聚合物 * * 聚降冰片烯（polynorbornene）　　 商品名：NORSOREX(诺索勒克斯) 平均分子量：300万以上，比普通塑料高100倍； Tg：35℃，接近人体温度。室温下为硬质，固化后环境温度超过40℃时，可在很短时间恢复原来的形状，且温度越高恢复越快，适于制作人用织物。 属于热塑性树脂，可通过压延、挤出、注射、真空成型等工艺加工成型； 强度高，具有减震功能； 具有较好的耐湿气性和滑动性。 * * 苯乙烯—丁