一种形状记忆复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施方式涉及材料领域，特别是涉及一种形状记忆复合材料及其制备方法，该方法包括：将碳纳米管进行超声分散后，加入多巴胺以及缓冲溶液，得到具有特定包覆层厚度的聚多巴胺包覆碳纳米管；将聚多巴胺包覆碳纳米管超声分散后与聚己内酯混合，得到碳纳米管聚己内酯复合材料；将碳纳米管聚己内酯复合材料在热压成型后，进行辐照交联，得到具有导电性能的形状记忆复合材料。本发明专利技术实施例得到的形状记忆复合材料，制备方法简单可控，在体系清洁、生物友好的基础上可以实现导电性能的自修复效应，在形状记忆材料的功能集成化方面体现出了很好的应用优势。

A shape memory composite material and its preparation method

The embodiment of the invention relates to the field of materials, in particular to a shape memory composite material and a preparation method thereof. The method comprises: after ultrasonic dispersion of carbon nanotubes, dopamine and buffer solution are added to obtain polydopamine-coated carbon nanotubes with specific coating thickness; and polydopamine-coated carbon nanotubes are coated with carbon nanotubes. Carbon nanotube polycaprolactone (CNT-PCL) composites were prepared by mixing the nanotube with polycaprolactone (PCL) after ultrasonic dispersion. The CNT-PCL composites were irradiated and crosslinked after hot-pressing, and the conductive shape memory composites were obtained. The shape memory composite material obtained by the embodiment of the invention has simple and controllable preparation method, can realize self-repairing effect of conductivity on the basis of system cleanliness and biological friendliness, and has good application advantages in the functional integration of shape memory material.

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆复合材料及其制备方法
本专利技术实施方式涉及材料领域，特别是涉及一种形状记忆复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚己内酯(PCL)是一种脂肪族聚酯，因其良好的柔韧性、加工性、生物相容性以及可降解性被广泛应用于医用材料、可降解材料、缓释材料等领域。聚己内酯同时具有优异的结晶能力，在形状记忆复合材料方面展现出广阔的应用前景，对于制备具有生物亲和性、形状记忆温度较低的形状记忆复合材料具有巨大的天然优势。专利技术人在利用聚己内酯制备形状记忆复合材料的过程中发现：一方面，现有化学手段构筑聚己内酯形状记忆结构的方法，在固化剂或偶联剂的选择以及端基修饰过程中会引入含有毒性的材料或基团，普遍存在对生物体不友好的情况，无法广泛应用到聚己内酯本身应用广泛的生物医用材料以及药用材料中；另一方面，现有技术的技术点主要集中于形状记忆复合材料中三维交联网络的构筑方式上，而不涉及在形状记忆的基础上进一步实现材料功能化的集成。
技术实现思路
本专利技术实施方式主要提供一种形状记忆复合材料及其制备方法，其旨在解决现有形状记忆复合材料制备过程复杂，且存在含有有毒性的基团，对生物体不友好的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施方式采用的一个技术方案是：提供一种形状记忆复合材料的制备方法，包括：将碳纳米管进行超声分散后，加入多巴胺以及缓冲溶液，得到具有特定包覆层厚度的聚多巴胺包覆碳纳米管；将所述聚多巴胺包覆碳纳米管超声分散后与聚己内酯混合，得到碳纳米管聚己内酯复合材料；将所述碳纳米管聚己内酯复合材料在热压成型后，进行辐照交联，得到具有导电性能的形状记忆复合材料。可选地，所述将所述聚多巴胺包覆碳纳米管超声分散后与聚己内酯混合，得到碳纳米管聚己内酯复合材料，具体包括：将所述聚多巴胺包覆碳纳米管于第一溶剂中进行超声分散，得到聚多巴胺包覆碳纳米管分散液；将聚己内酯于所述第一溶剂中加热搅拌，得到聚己内酯溶液；将所述聚多巴胺包覆碳纳米管分散液与所述聚己内酯溶液混合搅拌，干燥，得到碳纳米管聚己内酯复合材料。可选地，所述进行辐照交联具体包括：以Co-60板源为辐射源，用γ射线对所述碳纳米管聚己内酯复合材料进行辐照交联。可选地，所述用γ射线对所述碳纳米管聚己内酯复合材料进行辐照交联时，辐照源剂量率为2--10×103Gy/h，辐照剂量为100--450kGy。可选地，所述碳纳米管的直径为20--50nm，长度为10--100μm。可选地，所述碳纳米管与所述多巴胺的添加质量比为1：10--10:1。可选地，所述聚己内酯数均分子量为20000--50000。可选地，所述碳纳米管的直径为20nm，所述碳纳米管的长度为50um。可选地，在将所述碳纳米管聚己内酯复合材料进行热压成型时，所述碳纳米管/的聚己内酯复合材料热压成型后的片材厚度为1--4mm。为解决上述技术问题，本专利技术实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种形状记忆复合材料，所述形状记忆复合材料应用上述制备方法制备得到。本专利技术的形状记忆复合材料由聚多巴胺包覆的碳纳米管与聚己内酯混合后，通过辐射交联制备得到，制备过程简单，不涉及复杂化学方法以及复杂工艺流程。且该制备得到的形状记忆复合材料一方面没有生物毒性，避免对生物及医用领域的使用产生污染和安全隐患；另一方面，该复合材料导电网络与辐照交联网络产生协同性可以实现随着形变的发生与恢复，导电性表现出降低以及自修复的情况，具有形状记忆材料功能的集成化发展潜力。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种形状记忆复合材料制备方法的流程示意图；图2是本专利技术另一实施例提供的聚多巴胺包覆碳纳米管聚己内酯复合材料的扫描电镜图；图3是本专利技术另一实施例提供的聚多巴胺包覆碳纳米管聚己内酯复合材料的形状记忆结构演变图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本专利技术实施例主要针对形状记忆复合材料，为了便于本领域技术人员对本专利技术实施例的理解，专利技术人对形状记忆复合材料的作用机理阐述如下：形状记忆材料(shapememorymaterials,SMMs)是指具有初始形状的制品，经过形变固定之后，通过加热等外部条件施加，使其恢复初始形状的材料。形状记忆聚合物(shapememorypolymers,SMPs)是生产形状记忆材料的重要化合物，而具有交联网络结构的半晶聚合物是形状记忆聚合物的重要结构。半晶聚合物链段主要以三维网络结构存在，半晶聚合物的链段同时具备链折叠形成结晶的能力，可以发生结晶-熔融的相态转变过程。当半晶聚合物加热到熔点以上时，施加应力可以使半晶聚合物产生形变并降至结晶温度以下，结晶结构会将形变固定，将该聚合物再次加热到熔点以上，三维交联网络的存在会驱使该聚合物形状恢复到初始形态。聚己内酯(PCL)以其良好的柔韧性、加工性、生物相容性同时具有优异的结晶能力，其作为形状记忆聚合物对于制备具有生物亲和性、形状记忆温度较低的形状记忆材料具有巨大的天然优势。然而，在利用聚己内酯作为形状记忆聚合物的制备过程中会由于固化剂或偶联剂的选择以及端基修饰，而引入含有毒性的材料或基团，该聚己内酯形状记忆聚合物普遍存在对生物体不友好的情况，因此其无法广泛应用到生物医用材料以及药用材料中；并且，相关专利解决的技术问题主要专注于形状记忆材料中三维交联网络的构筑方式上，较少在形状记忆的基础上进一步实现材料功能化的集成。例如，相关专利中公开了选用质脆的聚苯胺体系通过酸化优化得到导电复合材料，但其体系韧性较低，并不是柔性传感器所用敏感材料的优选体系。例如，相关专利中还公开了用氧化石墨烯溶液还原为石墨烯三维骨架的方法构筑导电网络材料，然而其在还原过程中石墨烯会因为片层之间范德华力而产生较为明显的集聚，不利于与橡胶胶乳之间的共混以及导电网络有效性的保持。例如，相关专利中还公开了采用超临界二氧化碳快速发泡手段构筑微孔结构，但发泡过程对复合材料的导电网络会造成较大幅度的失效，对于导电性能和压敏性能造成不利的影响。例如，相关专利公开了制备聚己内酯形状记忆材料所采取的固化剂4,4'—二氨基二苯甲烷以及固化促进剂苄基二甲胺均具有毒性，无法发挥聚己内酯体系在生物材料、医用材料以及药物缓释材料领域的应用潜力。例如，相关专利中还公开了引入酰氯结构制备烯烃端基的聚己内酯。而酰氯结构是典型的基因毒性杂质结构，有较高的引起基因突变的风险，无法适用于聚己内酯本身广泛应用的生物医用材料以及载药缓释材料。例如，相关专利还公开了利用二异氰酸酯作为偶联剂，同时引入儿茶酚端基结构。而异氰酸酯和儿茶酚均对生物体有明确毒性。基于此本专利技术实施例提供一种形状记忆复合材料的制备方法，其制备方法简单，且在利用聚己内酯制备形状记忆复合材料时，能够保证聚己内酯复合材料体系中不引入过多的化学成分，避免对生物及医用领域的使用产生污染和安全隐患；同时，在制备过程中通过调控体系中碳纳米管含量，使聚己内酯形状记忆材料具备导电性，在生物传感器、柔性电子、电致动智能材料等领域展现出很好的应用潜力。以下首先对本专利技术实施例提供的形状记忆复合材料的制备方法进行说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将碳纳米管进行超声分散后，加入多巴胺以及缓冲溶液，得到具有特定包覆层厚度的聚多巴胺包覆碳纳米管；将所述聚多巴胺包覆碳纳米管超声分散后与聚己内酯混合，得到碳纳米管聚己内酯复合材料；将所述碳纳米管聚己内酯复合材料在热压成型后，进行辐照交联，得到具有导电性能的形状记忆复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将碳纳米管进行超声分散后，加入多巴胺以及缓冲溶液，得到具有特定包覆层厚度的聚多巴胺包覆碳纳米管；将所述聚多巴胺包覆碳纳米管超声分散后与聚己内酯混合，得到碳纳米管聚己内酯复合材料；将所述碳纳米管聚己内酯复合材料在热压成型后，进行辐照交联，得到具有导电性能的形状记忆复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述聚多巴胺包覆碳纳米管超声分散后与聚己内酯混合，得到碳纳米管聚己内酯复合材料，具体包括：将所述聚多巴胺包覆碳纳米管于第一溶剂中进行超声分散，得到聚多巴胺包覆碳纳米管分散液；将聚己内酯于所述第一溶剂中加热搅拌，得到聚己内酯溶液；将所述聚多巴胺包覆碳纳米管分散液与所述聚己内酯溶液混合搅拌，干燥，得到碳纳米管聚己内酯复合材料。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述进行辐照交联具体包括：以Co-60板源为辐射源，用γ射线对所述碳纳米管聚己内酯复合材料进行辐照交联...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴思多，章晨，王勇，滕超，陈继伟，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44