空间大展开管状形状记忆复合体及其制备方法技术

空间大展开管状形状记忆复合体及其制备方法，它涉及一种空间大展开管状形状记忆复合体及其制备方法，为了解决传统形状记忆材料空间展开结构重量大、展开结构不稳定和卷曲展开可逆过程的难操作性问题。本发明专利技术中所述每段轴向环接形状记忆合金的两端分别连接一段形状记忆聚合物复合材料的一端。本发明专利技术包括步骤为：将树脂均匀涂在纤维布表面上；将轴向环接形状记忆合金埋置在纤维布的一边；进行固化；形成管状形状以及聚合物复合体。本发明专利技术的空间大展开管状形状记忆复合体具有重量轻、占用体积小、应变内能低、模量比高、形状记忆特性好、展开半径大、展开结构稳定和卷曲展开可逆过程易操作的优点，其制备方法具有操作简单的优点。

【技术实现步骤摘要】

它涉及一种。
技术介绍
形状记忆聚合物由于可用于医学、航空航天、智能控制等领域，因此受到了越来越多的重视。形状记忆聚合物材料都具有两相结构即由记忆形状的固定相和随温度变化能可逆地固化和软化的可逆相组成。固定相一般为具有交联结构的无定型区，固定相为物理交联结构的称为热塑性形状记忆聚合物；固定相具有化学交联结构的称为热固性形状记忆聚合物。可逆相随温度变化能可逆地固化和软化，具有物理交联结构。形状记忆聚合物在转变温度以下时，具有聚合物的基本特征；在转变温度以上时可以有很大的变形，应变可达百分之几百，而这样的变形又是可完全恢复的；它的聚合物材料具有树脂基聚合物材料所具有的高比强度、高比刚度等优异的力学性能。形状记忆聚合物的研究已相对成熟，出现了形状记忆聚氨酯、形状记忆聚酯、形状记忆环氧树脂、形状记忆氰酸酯、形状记忆苯乙烯、形状记忆苯乙烯-丁二烯共聚物、形状记忆反式聚异戊二烯、形状记忆聚降冰片烯和聚已内酯热固性和热塑性形状记忆聚合物材料。由于形状记忆聚合物复合材料的诸多优点及其在空间展开领域中的广泛应用前景，而传统展开结构又存在重量大、展开直径小、展开结构强度和刚度低、展开结构内应力大、卷曲时占用体积大、展开结构不稳定和卷曲展开可逆过程的难操作性等诸多问题，该领域的研究及其相关产品正受到世界各国科学家的重视。
技术实现思路
为了解决传统形状记忆材料空间展开结构重量大、卷曲时占用体积大、展开半径小、展开结构不稳定和卷曲展开可逆过程的难操作性的问题，本专利技术提供了一种。本专利技术的空间大展开管状形状记忆复合体由多段形状记忆聚合物复合材料和多段轴向环接形状记忆合金组成，所述每段轴向环接形状记忆合金的两端分别连接一段形状记忆聚合物复合材料的一端；每段轴向环接形状记忆合金的一端与一段形状记忆聚合物复合材料的一端一次成型，另一端则与另一段形状记忆聚合物复合材料的一端通过黏结材料连接。本专利技术的空间大展开管状形状记忆复合体的制备方法由下列步骤完成A、选择纤维织布；B、将树脂均匀涂在纤维布的表面上；C、将形状记忆合金埋置在纤维布的一端；然后放置在真空袋中；D、然后将上一步骤完成后的纤维布卷曲在管状模具上，再固化；E、固化后脱去真空袋，使管状形状记忆聚合物材料与轴向环接形状记忆合金的接触端一次成型；F、轴向环接形状记忆合金的另一端与另一形状记忆聚合物复合材料的一端黏结，形成管状形状记忆复合体；G、将管状形状记忆复合体加热至转变温度以上使其变成平板形状，将平板形状记忆复合体从另一个方向卷曲在线轴型加热器上，形成具有空间展开管状结构的形状记忆复合体。本专利技术的空间大展开管状形状记忆复合体具有重量轻、占用体积小、发射成本低、应变内能低、模量比高、形状记忆特性好、展开半径大、展开结构稳定和卷曲展开可逆过程易操作的优点，本专利技术的空间大展开管状形状记忆复合体的制备方法具有操作简单的优点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图，图具体实施方式一的结构示意图，图3是空间大展开管状形状记忆复合体的竖向空间展开示意图。具体实施例方式具体实施方式一下面结合图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式由多段形状记忆聚合物复合材料1和多段轴向环接形状记忆合金2组成，所述每段轴向环接形状记忆合金2的两端分别连接一段形状记忆聚合物复合材料1的一端；每段轴向环接形状记忆合金2的一端与一段形状记忆聚合物复合材料1的一端一次成型，另一端则与另一段形状记忆聚合物复合材料1的一端通过黏结材料连接。一般结构中的形状记忆聚合物复合材料段数是5～10个。黏结材料为黏结形状记忆树脂，采用的是环氧型形状记忆树脂，与组成形状记忆聚合物复合材料的树脂可以是一种，也可以不是一种，主要是根据黏度和固化时间上取舍。将板状复合材料通过形状记忆合金连接成一块更长的板状复合材料，长度尺寸可达近10m，然后对其进行无外力作用下的加热，这样的长板复合材料就可回复成管状的初始状态。可以证明连接后的结构同样具有形状记忆聚合物复合材料的形状记忆特性。具体实施方式二下面具体说明本实施方式，本实施方式中每段形状记忆聚合物复合材料1卷曲成管状，所述的每段轴向环接形状记忆合金2卷曲成环状，其它组成及连接关系同具体实施方式一。具体实施方式三下面具体说明本实施方式，本实施方式中每段形状记忆聚合物复合材料1由形状记忆聚合物材料和纤维增强材料组成；所述的形状记忆聚合物材料在每段形状记忆聚合物复合材料1中的体积百分比含量为60～99％，所述的纤维增强材料在每段形状记忆聚合物复合材料1中的体积百分比含量为1～40％，其它组成及连接关系同具体实施方式二。纤维增强材料采用纤维织物增强相，尺寸为0.90m×0.90m，纤维增强相的体积分数为0.4，低的纤维含量可以保证符合材料在卷曲和展开过程中具有好的形状记忆特性和变形性，不至于由于复合材料的刚度过大导致在变形过程中容易出现破坏。所以纤维体积含量要限制在40％以下，一般为保证复合材料的强度要求，选择纤维的含量范围为30-40％。具体实施方式四下面具体说明本实施方式，本实施方式中形状记忆聚合物材料为形状记忆苯乙烯、形状记忆环氧树脂、苯乙烯-丁二烯、反式聚异戊二烯、形状记忆异氰酸酯、形状记忆聚氨酯、形状记忆聚酯或聚降冰片烯，其它组成及连接关系同具体实施方式三。具体实施方式五下面具体说明本实施方式，本实施方式中纤维增强材料为碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、Kevlar纤维或以上纤维织物或以上纤维的短切纤维，以及微米级碳粉、碳纳米颗粒或碳纳米管，其它组成及连接关系同具体实施方式四。具体实施方式六下面具体说明本实施方式，本实施方式中每段轴向环接形状记忆合金2的两端为正弦齿状，这样的形状设计可以增加合金与形状记忆复合材料之间的连接性。其它组成及连接关系同具体实施方式五。具体实施方式七下面具体说明本实施方式，本实施方式中空间大展开管状形状记忆复合体的空间展开长度可达10m以上，其它组成及连接关系同具体实施方式六。具体实施方式八下面具体说明本实施方式，本实施方式由下列步骤完成A、选择纤维织布；B、将树脂均匀涂在纤维布的表面上；C、将形状记忆合金埋置在纤维布的一端；然后放置在真空袋中；D、然后将上一步骤完成后的纤维布卷曲在管状模具上，再固化；E、固化后脱去真空袋，使管状形状记忆聚合物材料与轴向环接形状记忆合金的接触端一次成型；F、轴向环接形状记忆合金的另一端与另一形状记忆聚合物复合材料的一端黏结，形成管状形状记忆复合体；G、将管状形状记忆复合体加热至转变温度以上使其变成平板形状，将平板形状记忆复合体从另一个方向卷曲在线轴型加热器上，形成具有空间展开管状结构的形状记忆复合体。具体实施方式九下面具体说明本实施方式，本实施方式步骤F中的线轴型加热器3是由计算机控制的电阻型或放射型加热装置，其它步骤同具体实施方式八。将形状记忆合金埋置在纤维织布的一端，同样用树脂包覆起来一起固化。轴向环接形状记忆合金采用的是厚度为0.13mm的形状记忆合金。轴向环接形状记忆合金尺寸为0.9m×0.04m×0.13mm，表面为规则的正弦齿，一个完整齿的尺寸是齿高h＝3.2mm，曲率半径r＝0.8mm，齿宽b＝6.4mm。以圆柱的形状状态放置在热压釜中，设定前期固化温度为50℃，升温速率为2℃/min；固化时间为6～24小时；固化环境湿度本文档来自技高网...

【技术保护点】
空间大展开管状形状记忆复合体，其特征在于它由多段形状记忆聚合物复合材料（１）和多段轴向环接形状记忆合金（２）组成，所述每段轴向环接形状记忆合金（２）的两端分别连接一段形状记忆聚合物复合材料（１）的一端；每段轴向环接形状记忆合金（２）的一端与一段形状记忆聚合物复合材料（１）的一端一次成型，另一端则与另一段形状记忆聚合物复合材料（１）的一端通过黏结材料连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，吕海宝，刘彦菊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]