本发明专利技术公开了一种热固/热塑核壳结构的形状记忆复合纤维及其制备方法。该形状记忆复合纤维以热固性环氧树脂为核层，以热塑性聚己内酯为壳层，方法是将聚己内酯和引发剂溶于溶剂中作为壳层纺丝液，环氧树脂E51和固化促进剂溶于溶液中作为核层纺丝液，通过同轴静电纺丝的方法制备。本发明专利技术的形状记忆复合纤维具有优异的形状记忆性能，在5s～7s内可以实现快速的形状回复过程，同时具有稳定网络结构，纺丝工艺简单，成本低廉，容易制备复合纤维结构的膜材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能高分子材料领域，特别涉及一种。
技术介绍
形状记忆聚合物是一种非常重要的智能材料，能够感知环境变化并对外界刺激(热，电，磁，光，溶剂等)做出响应，可以从已赋予形状回复到初始形状。由于形状记忆聚合物具有质量轻、变形量大、成本低和加工容易等特点被广泛应用在航空航天、生物医学、智能纺织、电子通讯等领域。作为一种前沿研究领域，形状记忆聚合物展示了强大的应用前景。静电纺丝技术是制备聚合物纳米纤维的简单、高效的实用方法。电纺法制备的纳米纤维，由于尺寸较小具有许多优异的性能，例如比表面积高、机械性能好等特点。同轴静电纺丝技术是对静电纺丝改进后实现了将两种或两种以上聚合物形成核壳结构纤维的方法。复合核壳结构复合纤维的机械性能主要是由核层材料决定，其他功能则由壳层材料赋予(生物相容性、感光性、韧性等)。热固性环氧形状记忆聚合物具有一些优良的性能，包括强度高、硬度大、耐磨损、耐腐蚀等。热固性环氧形状记忆聚合物之前的研究大多是块体材料，由于尺寸效应及材料的结构特点存在一定的局限性，只能制备宏观大尺寸器件，无法得到微纳米尺寸的结构应用。同时，由于环氧形状记忆聚合物不具备生物应用的特点而限制的应用范围。如果能制备出一种环氧聚合物的微纳尺寸形状记忆纤维并具有较好的生物相容性，将会更好的发挥形状记忆聚合物的性能特点及应用范围。本专利技术所涉及的将热塑性生物相容性的聚合物包覆于热固性聚合物，通过同轴静电纺丝技术将二者有效的结合得到核壳结构的微纳复合纤维。本专利技术不仅解决了热固性聚合物不可纺的技术难题，而且有效的增强了生物相容性的热塑性聚合物强度，这种核壳结构的形状记忆复合纤维，拓展了形状记忆聚合物的应用思路。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种热固/热塑核壳结构的形状记忆复合纤维，其采用的技术如下:一种热固/热塑核壳结构的形状记忆复合纤维，以热固性环氧树脂为核层，以热塑性聚己内酯为壳层，在热驱动条件下60V~80°C,能够在5s~7s内，由预先设定的变形形状快速回复到其初始形状。所述的形状记忆复合纤维直径为600nm~2100nm，其中核层直径为300nm~1800nm。本专利技术的另一目的在于提供一种热固/热塑核壳结构的形状记忆复合纤维的制备方法，方法步骤如下:(I)选取热塑性聚合物和引发剂溶于溶剂中，室温下搅拌至完全溶解，得到热塑性聚合物浓度为15wt%~20wt%的均匀溶液，其中热塑性聚合物与引发剂的质量比为10: I，作为壳层纺丝液；(2)选取热固性聚合物、固化促进剂溶于溶液中，其中热固性聚合物与固化促进剂的质量比为80: 30，室温下搅拌均匀，作为核层纺丝液；(3)将步骤(I)制备的溶液和步骤(2)制备的溶液分别注入同轴喷丝头的壳层和核层，在紫外光照射或室温条件下进行同轴静电纺丝，纺丝参数为:壳层内径为1mm，核层内径为0.4mm,壳层溶液流速为0.0005mm/s?0.002mm/s,核层溶液流速为0.0003mm/s?0.002mm/s，纺丝电压为13kV，接收距离为20cm，紫外光源功率为1000W，距离喷丝头40cm ;(4)将上述步骤(3)制备的具有核壳结构的形状记忆复合纤维在80°C条件下进一步固化干燥75小时；其中，所述步骤(I)中的热塑性聚合物为聚己内酯，其分子量为50000，引发剂为苯甲酮或过氧化苯甲酰，溶剂为按体积比4: I的二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺的混合物；其中，所述步骤(2)中的所热固性聚合物为环氧树脂E51，固化促进剂为三乙醇胺。在同轴静电纺丝过程中，核层溶液和壳层溶液的流速不宣过快，且核层溶液流速小于壳层溶液流速，在喷丝头处形成复合泰勒锥，热固性环氧聚合物本身不能通过静电纺丝形成纳米纤维，而热塑性聚己内酯溶液具有较好的纺丝性能，壳层溶液在交界面处产生对核层溶液的粘性摩擦力克服自身的粘弹力，进而可以很好的牵伸形成复合喷射细流，在紫外光照射下，最终在接收板上固化形成具有核壳结构的形状记忆复合纤维。核层环氧树脂可以提高复合材料的机械性能，同时壳层热塑性聚己内酯是一种半结晶聚合物，具有优异的生物相容性和生物降解性，两种材料的有效结合，可以使复合纤维在生物组织工程等方面具有广泛的应用。本专利技术综合的热塑性聚合物和热固性聚合物的优势，弥补了各自的不足。本专利技术的优点:1、本专利技术制备的核壳结构复合纤维具有稳定网络结构，纺丝工艺简单，成本低廉，容易制备复合纤维结构的膜材料；2、本专利技术制备的核壳结构复合纤维结合了热固性聚合物与热塑性聚合物的性能优点，有效的将热固性聚合物电纺成纤维结构，同时包覆一层热塑性聚合物，增强的复合材料可以实现在生物组织工程等领域的应用；3、本专利技术制备的核壳结构复合纤维具有优异的形状记忆性能，而且在几秒钟可以实现快速回复到起始形状。【附图说明】图1为本专利技术实施例1所制备的具有核壳结构的形状记忆复合纤维的SEM图。图2为本专利技术实施例2所制备的具有核壳结构的形状记忆复合纤维的SEM图。图3为本专利技术实施例3所制备的具有核壳结构的形状记忆复合纤维的SEM图。图4为本专利技术实施例3所制备的具有核壳结构的形状记忆复合纤维的TEM图。图5为本专利技术实施例3所制备的具有核壳结构的形状记忆复合纤维变形后的回复过程图。【具体实施方式】实施例1(I)将聚己内酯(PCL，分子量50000)和苯甲酮按质量比为10: I溶于体积比为4: I的二氯甲烷与N，N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，配制成聚己内酯浓度为15wt%的溶液，在室温下搅拌至两种物质混合分散均匀，获得均匀的电纺溶液；(2)将环氧树脂(E51)、固化促进剂三乙醇胺，按照质量比80: 30混合，室温搅拌至均匀，作为核层纺丝液；(3)将上述步骤(I)制得的聚己内酯溶液作为壳层纺丝液，步骤(2)制得的环氧树脂溶液作为核层纺丝液，分别注入同轴纺丝针头的壳层与核层，在紫外光照射下进行同轴静电纺丝，纺丝参数为:壳层内径为1mm，核层内径为0.4mm，壳层溶液流速为0.002mm/s，核层溶液流速为0.0008mm/s，纺丝电压为13kV，接收距离为20cm，紫外光源功率为1000W，距离喷丝头40cm。(4)将上述步骤(3)制备的具有核壳结构的形状记忆复合纤维在80°C条件下进一步固化干燥75小时。所制备由直径为1200nm?2100nm纤维形成的交互网络的核壳结构的环氧树脂-聚己内酯形状记忆复合纤维。实施例2(I)将聚己内酯(PCL，分子量50000)和苯甲酮按质量比为10: I溶于体积比为4: I的二氯甲烷与N，N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，配制成浓度为15wt%的溶液，在室温下搅拌至两种物质混合分散均匀，获得均匀的电纺溶液；(2)将环氧树脂(E51)、固化促进剂三乙醇胺，按照质量比80: 30混合，室温搅拌至均匀；(3)将上述步骤(I)制得的聚己内酯溶液作为壳层纺丝液，步骤(2)制得的环氧树脂溶液作为核层纺丝液，分别注入同轴纺丝针头的壳层与核层，在紫外光照射下进行同轴静电纺丝，纺丝参数为:壳层内径为1mm，核层内径为0.4mm，壳层溶液流速为0.002mm/s，核层溶液流速为0.0005mm/s，纺丝电压为13kV，接收距离为20cm，紫外光源功率为1000W，距离喷丝头40cm。(4)将上述步骤(3)制备的具有核壳结构的形状记忆复本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热固/热塑核壳结构的形状记忆复合纤维，其特征是：以热固性环氧树脂为核层，以热塑性聚己内酯为壳层，在热驱动条件下60℃～80℃，能够在5s～7s内，由预先设定的变形形状快速回复到其初始形状。
【技术特征摘要】
1.一种热固/热塑核壳结构的形状记忆复合纤维，其特征是:以热固性环氧树脂为核层，以热塑性聚己内酯为壳层，在热驱动条件下60°C?80°C,能够在5s?7s内，由预先设定的变形形状快速回复到其初始形状。2.根据权利要求1所述的一种热固/热塑核壳结构的形状记忆复合纤维，特征在于:所述的形状记忆复合纤维直径为600nm?2100nm,其中核层直径为300nm?1800nm。3.一种热固/热塑核壳结构的形状记忆复合纤维的制备方法，其特征在于，方法步骤如下: (1)选取热塑性聚合物和引发剂溶于溶剂中，室温下搅拌至完全溶解，得到热塑性聚合物浓度为15wt%?20wt%的均匀溶液，其中热塑性聚合物与引发剂的质量比为10: 1，作为壳层纺丝液； (2)选取热固性聚合物、固化促进剂溶于溶液中，其中热固性聚合物与固化促进剂的质量比为80: 30，室温下搅拌均匀，作为核层纺丝液； (3)将步骤(I)制备的溶液和步骤(2)制备的溶液分别...
【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，刘彦菊，张风华，张志春，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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