一种纤维素基形状记忆材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纤维素基形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：第一步：将纤维素、甲基丙烯酸酐、催化剂在30～80℃下反应1～10h制备纤维素基大分子单体；第二步：将大分子单体、单体A、单体B、引发剂按一定质量比例混合，溶解充分后真空脱气，然后在50～120℃下反应1～5h制备纤维素基形状记忆材料。通过本方法制备形状记忆材料具有操作简单、快速高效、无化学溶剂、绿色环保等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素基形状记忆材料的制备方法
本专利技术涉及一种纤维素基形状记忆材料的制备方法。
技术介绍
随着化石原料的日益消耗，使用可再生资源来制备高分子聚合物受到了极大的关注。纤维素是世界上产量最大的生物质资源，已经广泛应用于合成塑料、涂料、橡胶代用品、油墨、绝缘材料，也可用作胶粘剂，纺织品整理剂等。形状记忆高分子材料是指聚合物材料在一定的条件下改变其初始形状并固定后，通过外界条件(如热、光、电、化学感应)等的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。目前形状记忆高分子材料作为一种新型的智能材料已经广泛应用于建筑、航空航天，医药卫生等领域。为了扩大制备形状记忆材料的原料来源，降低其制备成本，使用天然可再生资源制备形状记忆材料已经成为近年来研究的热点。近年来有很多科学家已经成功制备了生物质基的形状记忆材料，但由于制备的过程较为繁琐，条件较为严格，没有得到广泛的应用。为了进一步扩大生物质基形状记忆材料的应用范围，简化生物质基形状记忆材料的制备过程，采用无溶剂体系，较低温度下，一步法制备具有优异形状记忆性能的聚合物材料成为人们关注的焦点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纤维素基形状记忆材料的制备方法，该方法具有快速高效的特点，并且在无溶剂体系下反应，使反应过程更加绿色环保，同时也提高纤维素的附加值，扩大其应用范围。技术方案：本专利技术的技术方案为：一种纤维素基形状记忆材料，结构如下：在该化学交联网状结构中，纤维素大分子单体作为交联剂，R1、R2为单体的结构单元；制备所述纤维素基形状记忆材料，具体步骤为：第一步：使纤维素、甲基丙烯酸酐、催化剂按一定摩尔比例溶解在良溶剂体系中，在30～80℃下反应1～10h制备纤维素大分子单体；第二步：将纤维素大分子单体、单体A、单体B、引发剂按一定质量比例混合，溶解充分后真空脱气，然后在50～120℃下反应1～5h制备纤维素基形状记忆材料。所述纤维素为甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、醋酸纤维素、微晶纤维素等中的任一种。。第一步中所述的催化剂为三乙胺、碳酸氢钠和4-二甲基氨基吡啶(DMAP)中的任一种。第一步中所述的反应物按摩尔比为[纤维素]/[甲基丙烯酸酐]/[催化剂]＝1∶(0.1～3)∶(0.1～3)。第一步中所述的良溶剂为四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、二甲基乙酰胺中的任一种。第二步中所述单体A、B为甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、甲基丙烯酸四氢糠基酯(THFMA)、甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸丁酯(MBA)、甲基丙烯酸糠醇酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的任两种单体的组合。第二步中所述引发剂为过氧化二苯甲酰(BPO)、偶氮二异丁腈(AIBN)中的任一种。第二步中所述反应物按质量比[纤维素基大分子单体]/[单体A]/[单体B]/[引发剂]＝(0.1～10wt％)∶(1～90wt％)∶(1～90wt％)∶(0.05～2wt％)。有益效果：1.本专利技术所涉及的纤维素基形状记忆材料的制备方法，具有快速高效的特点，并且在无溶剂体系下反应，使聚合过程更加绿色环保，同时也提高纤维素的附加值，扩大其应用范围。2.本专利技术所涉及的纤维素基形状记忆材料可以作为一种新型生物质基形状记忆聚合物，该形状记忆材料具有优异的形状固定率和形状恢复率，并且其形状记忆性能可以通过调节单体的种类和比例来进行有效调控。附图说明图1为实施例1中乙基纤维素大分子单体、形状记忆材料的的红外光谱。图2为实施例1中纤维素基形状记忆材料的单向拉伸实验的应力-应变曲线。图3为实施例1中纤维素基形状记忆材料的弯曲形状记忆恢复过程。具体实施方式由于纤维素基形状记忆材料的制备方法有很大影响，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但是这些实施例并不限制本专利技术的保护范围。实施例1：采用乙基纤维素制备纤维素基形状记忆材料步骤1：将乙基纤维素1g(4.57mmol)、三乙胺0.462g(4.57mmol)加入烧瓶中用四氢呋喃溶解，滴加入甲基丙烯酸酐0.68g(4.57mmol)，于50℃下反应3h，制得乙基纤维素大分子单体；步骤2：将纤维素大分子单体0.2g、丙烯酸丁酯5.82g、甲基丙烯酸甲酯3.88g、引发剂AIBN0.1g加入圆底烧瓶中混合，溶解充分后真空脱气，然后在80℃下反应3h制备乙基纤维素基形状记忆材料。实施例2：采用乙基纤维素制备纤维素基形状记忆材料步骤1：将乙基纤维素1g(4.57mmol)、4-二甲基氨基吡啶0.557g(4.57mmol)加入烧瓶中用四氢呋喃溶解，滴加入甲基丙烯酸酐0.34g(2.285mmol)，于50℃下反应3h，制得乙基纤维素大分子单体；步骤2：将纤维素大分子单体0.3g、丙烯酸丁酯6.685g、甲基丙烯酸甲酯2.865g、引发剂BPO0.15g加入圆底烧瓶中混合，溶解充分后真空脱气，然后在70℃下反应4h制备乙基纤维素基形状记忆材料。实施例3：采用乙基纤维素制备纤维素基形状记忆材料步骤1：将乙基纤维素1g(4.57mmol)、4-二甲基氨基吡啶1.114g(9.14mmol)加入烧瓶中用N，N-二甲基甲酰胺溶解，滴加入甲基丙烯酸酐0.68g(4.57mmol)，于60℃下反应5h，制得乙基纤维素大分子单体；步骤2：将纤维素大分子单体0.3g、甲基丙烯酸月桂酯6.685g、甲基丙烯酸四氢糠基酯2.865g、引发剂AIBN0.1g加入圆底烧瓶中混合，溶解充分后真空脱气，然后在100℃下反应3h制备乙基纤维素基形状记忆材料。实施例4：采用乙基纤维素制备纤维素基形状记忆材料步骤1如实施例1；步骤2：将纤维素大分子单体0.3g、单体丙烯酸丁酯4.8g、苯乙烯4.8g、引发剂AIBN0.1g加入圆底烧瓶中混合，溶解充分后真空脱气，然后在60℃下反应5h制备乙基纤维素基形状记忆材料。实施例5：采用羟乙基纤维素制备纤维素基形状记忆材料步骤1：将羟乙基纤维素1g(3.85mmol)、4-二甲基氨基吡啶0.469g(3.85mmol)加入烧瓶中用N，N-二甲基甲酰胺溶解，滴加入甲基丙烯酸酐0.57g(3.85mmol)，于60℃下反应5h，制得羟乙基纤维素大分子单体；步骤2如实施例1。实施例6：采用羟乙基纤维素制备纤维素基形状记忆材料步骤1：将羟乙基纤维素1g(3.85mmol)、4-二甲基氨基吡啶0.469g(3.85mmol)加入烧瓶中用N，N-二甲基甲酰胺溶解，滴加入甲基丙烯酸酐0.456g(3.08mmol)，于50℃下反应5h，制得羟乙基纤维素大分子单体；步骤2：将纤维素大分子单体0.3g、甲基丙烯酸月桂酯6.685g、甲基丙烯酸四氢糠基酯2.865g、引发剂AIBN0.1g加入圆底烧瓶中混合，溶解充分后真空脱气，然后在100℃下反应3h制备羟乙基纤维素基形状记忆材料。实施例7：采用羟丙基纤维素制备纤维素基形状记忆材料步骤1：将羟丙基纤维素1g(5.62mmol)、4-二甲基氨基吡啶0.685g(5.62mmol)加入烧瓶中用N，N-二甲基甲酰胺溶解，滴加入甲基丙烯酸酐0.665g(5.62mmol)，于50℃下反应5h，制得羟丙基纤维素大分子单体；步骤2：将羟丙基纤维素大分子单体0.3g、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素基形状记忆材料的制备方法，其特征在于，结构如下

【技术特征摘要】
1.一种纤维素基形状记忆材料的制备方法，其特征在于，结构如下在该化学交联网状结构中，纤维素大分子单体作为交联剂，R1、R2为单体的结构单元。2.制备权利要求1所述的纤维素基形状记忆材料的方法，其特征在于，步骤为：第一步：使纤维素、甲基丙烯酸酐、催化剂按一定摩尔比例溶解在良溶剂体系中，在30～80℃下反应1～10h制备纤维素大分子单体；第二步：将纤维素大分子单体、单体A、单体B、引发剂按一定质量比例混合，溶解充分后真空脱气，然后在50～120℃下反应1～5h制备纤维素基形状记忆材料。3.如权利要求2所述的纤维素基形状记忆材料的制备方法，其特征在于所述的纤维素为甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、醋酸纤维素、微晶纤维素等中的任一种。4.如权利要求2所述的纤维素基形状记忆材料的制备方法，其特征在于，第一步中所述的催化剂为三乙胺、碳酸氢钠和4-二甲基氨基吡啶(DMAP)中的任一种。5.如权利要求2所述的纤维素基形状记忆材料的制备方法，其特征在于，第一步中所述的反应物按摩尔比为[纤维素]/[甲基丙烯酸酐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王基夫，卢传巍，王春鹏，储富祥，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32