一种光致形状记忆复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种光致形状记忆复合材料及其制备方法和应用，所述光致形状记忆复合材料包括如下按重量份计算的组分：聚乳酸20份～80份；环氧化天然橡胶20份～80份；海洋生物墨粉1份～100份；植酸0.1份～5份。本发明专利技术的复合材料具有光致形状记忆特性和高韧性。将海洋生物墨粉引入热塑性硫化胶中，使复合材料增韧的同时，也使其具有优良的光热效应，从而使复合材料获得近红外光引发下的形状记忆性能。材料获得近红外光引发下的形状记忆性能。

【技术实现步骤摘要】
一种光致形状记忆复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其是涉及一种光致形状记忆复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着全球碳达峰、碳中和目标的提出，以聚乳酸(PLA)为代表的生物基材料受到越来越多的关注。而以PLA、环氧化天然橡胶(ENR)为主要原料制备的生物基热塑性硫化胶具有原料来源广泛且可再生、可形状记忆且编程简便、制备工艺简单且制品性能良好等优点。为了保护环境与人类社会的可持续发展，有研究者专利技术了基于热塑性硫化胶的形状记忆材料，在生物医疗等领域有广泛的应用潜力。
[0003]形状记忆聚合物具有多种诱发方式，如热、磁、光、湿度等。然而，目前基于热塑性硫化胶的形状记忆材料更多的是通过热引发的，使其应用范围受限。可通过引入功能性能填料赋予其在不同刺激下的响应能力，但功能性填料的引入也可能会导致基体力学性能的恶化。中国专利技术专利CN109878070A公开了一种3D打印热致型形状记忆聚乳酸复合材料的制备方法，通过物理共混的方式将聚己内酯改性材料加入PLA基体中，通过降低材料玻璃化转变温度制备出3D打印PLA基复合材料，该方法所制备出的材料具有热致形状记忆特性。但此方法只是通过简单的共混方法实现了复合材料的热致形状记忆特性，其响应刺激单一且需要与热源接触；同时，材料基础性能较差，尚未对PLA基材料韧性功能进行设计，导致其应用领域具有限制性。
[0004]因此有必要开发一种新的形状记忆复合材料，使得其具有高韧性和光致形状记忆性能。
专利技术内容
[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一方面提出一种光致形状记忆复合材料，具有高韧性和光致形状记忆性能。
[0006]本专利技术第二方面还提供一种光致形状记忆复合材料的制备方法。
[0007]本专利技术第三方面还提供一种光致形状记忆复合材料的应用。
[0008]根据本专利技术的第一方面实施例提供的一种光致形状记忆复合材料，包括如下按重量份计算的组分：
[0009][0010][0011]根据本专利技术实施例的光致形状记忆复合材料，至少具有如下有益效果：
[0012]本专利技术采用的聚乳酸与环氧化天然橡胶由于两者的粘度差较大，交联的环氧化天然橡胶相以连续网状结构分布在聚乳酸基体中，使得复合材料具有类双连续相结构，该结
构使热塑性硫化胶具有良好的形状记忆效应。
[0013]本专利技术光致形状记忆复合材料具有高韧性，将海洋生物墨粉与环氧化天然橡胶混炼得到混炼胶，利用海洋生物墨粉纳米粒子对环氧化天然橡胶进行增强，通过补强橡胶相以提高聚乳酸基体的韧性。
[0014]本专利技术的复合材料具有光致形状记忆特性。将海洋生物墨粉引入热塑性硫化胶中，使复合材料增韧的同时，也使其具有优良的光热效应，从而使复合材料获得近红外光引发下的形状记忆性能。
[0015]本专利技术光致形状记忆复合材料的原料采用聚乳酸、环氧化天然橡胶、海洋生物墨粉和植酸都属于生物基可再生资源，对环境没有污染，符合可持续发展的要求。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述光致形状记忆复合材料包括如下按重量份计算的组分：
[0017][0018]由此，在上述范围时，具有更好的韧性和光致形状回复性能。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述海洋生物墨粉的平均粒径为10～1000nm。根据本专利技术的一些实施例，所述海洋生物墨粉的平均粒径为100～500nm。根据本专利技术的一些实施例，所述海洋生物墨粉的平均粒径为10nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、800nm、1000nm或在由上述任意两个数值所组成的范围内。由此，增韧效果更好。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述海洋生物墨粉中的海洋生物选自章鱼、乌贼中的至少一种。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述海洋生物墨粉为海洋生物墨囊中提取出来经碾磨得到。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述聚乳酸的数均分子量为20000～200000。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述聚乳酸包括聚D
‑
乳酸、聚L
‑
乳酸或外消旋聚乳酸中的至少一种。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述聚乳酸在使用前进行干燥，优选地，所述干燥的温度为60～100℃。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述环氧化天然橡胶的环氧化度为10mol％～75mol％。根据本专利技术的一些实施例，所述环氧化天然橡胶的环氧化度为25mol％～50mol％。根据本专利技术的一些实施例，所述环氧化天然橡胶的环氧化度为10mol％、25mol％、40mol％、50mol％、60mol％、75mol％或在由上述任意两个数值所组成的范围内。
[0026]根据本专利技术的第二方面实施例提供上述所述的光致形状记忆复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0027]S1、将海洋生物墨粉与环氧化天然橡胶混炼均匀得到混炼胶；
[0028]S2、将聚乳酸进行第一次熔融，加入混炼胶和植酸进行第二次熔融共混，得到光致形状记忆复合材料。
[0029]根据本专利技术实施例的光致形状记忆复合材料的制备方法，至少具有如下有益效果：
[0030]本专利技术先把海洋生物墨粉与环氧化天然橡胶预先混炼均匀，随后将聚乳酸与混炼胶进行熔融共混，然后加入植酸，使环氧化天然橡胶在植酸作用下发生动态硫化，最终得到具有高韧性的光致形状记忆复合材料。
[0031]根据本专利技术的一些实施例，所述植酸的加入还具有抗氧化的作用。
[0032]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，所述第一次熔融和第二次熔融的温度为150～200℃。
[0033]根据本专利技术的一些实施例，所述熔融共混的时间为1～20min。
[0034]本专利技术第三方面提供上述所述的光致形变复合材料在生物医疗、柔性穿戴产品中的应用。
[0035]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
具体实施方式
[0036]以下是本专利技术的具体实施例，并结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0037]本专利技术所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本
常规试剂、方法和设备。
[0038]实施例与对比例中的聚乳酸(Hisun，REVODE110)在使用前均在80℃干燥箱中干燥8h；
[0039]环氧化天然橡胶A：环氧化度50mol％；购自中国热带农业科学院；
[0040]环氧化天然橡胶B：环氧化度25mol％；购自中国热带农业科学院；
[0041]海洋生物墨粉：从市购新鲜墨鱼囊中取出黑色团块装的乌贼墨粉纳米粒子粗品，将粗品加入去离子水中，并经机械搅拌、超声分散和高速离心获得乌贼墨纳米粒子，将上述步骤重复5次，并将所得产物经研磨处理获得粒径为150nm的乌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光致形状记忆复合材料，其特征在于，包括如下按重量份计算的组分：2.根据权利要求1所述的光致形状记忆复合材料，其特征在于，包括如下按重量份计算的组分：3.根据权利要求1所述的光致形状记忆复合材料，其特征在于，所述海洋生物墨粉的平均粒径为10～1000nm。4.根据权利要求3所述的光致形状记忆复合材料，其特征在于，所述海洋生物墨粉的平均粒径为100～500nm。5.根据权利要求1所述的光致形状记忆复合材料，其特征在于，所述聚乳酸的数均分子量为20000～200000。6.根据权利要求1所述的光致形状记忆复合材料，其特征在于，所述聚乳酸包括聚D
‑
乳酸、聚L
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乳酸或外消旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄嘉荣，王笑，武昊楠，徐百平，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：