颗粒填充形状记忆复合材料及其制备方法技术

颗粒填充形状记忆复合材料及其制备方法，它涉及一种形状记忆复合材料及其制备方法。它解决了目前形状记忆聚合物材料的力学性能差、变形回复力小、形状保持能力差和不导电的问题。本发明专利技术颗粒填充形状记忆复合材料由形状记忆聚合物基体相材料和颗粒填充相材料组成；形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为３０～９９．５％，其余为颗粒填充相材料。本发明专利技术颗粒填充形状记忆复合材料的制备方法：（一）混合；（二）分散；（三）浇铸固化。本发明专利技术颗粒填充形状记忆复合材料具有可回复应变大、弹性模量大、变形回复时的输出外力大、形状保持能力强、运动稳定性好和良好的导电性的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种形状记忆复合材料及其制备方法。
技术介绍
智能材料与结构是一门新兴的多学科交叉的综合科学，涵盖了材料、力学、机械、电子、控制、电磁等多种学科，是当前工程学科发展的前沿。在过去的几十年里，智能材料已经在航空、航天、船舶和建筑等领域中得到广泛运用。智能材料在仿生、传感器、作动器等方面正以前所未有的速度迅猛发展，其中的形状记忆聚合物更是以其优异的综合性能得到越来越广泛的应用。形状记忆聚合物材料一般具有两相结构一相是形状记忆材料形状的固定相，另一相是可逆相。固定相具有物理交联或化学交联结构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的固化和软化，具有物理交联结构。形状记忆聚合物的基本热-机械变形过程为在玻璃化转变温度(Tg)以上，可施加外力使其变形；在保持外界约束不变的前提下，使其降温至Tg以下一定温度，撤去外界约束，所赋变形能被长期保持下来；当再次加热至Tg以上时，形状记忆聚合物能自动回复到最原始的形状。在智能材料与结构领域，单纯的形状记忆聚合物存在材料的刚度等力学性能差、变形回复时输出的外力小、运动稳定性和可靠性差、形状保持能力差和不导电的缺点，这些缺点严重影响了形状记忆聚合物的应用，特别是在需要在极端恶劣条件下工作的航天器上的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前形状记忆聚合物材料的力学性能差、变形回复力小、形状保持能力差和不导电的问题，提供了一种。本专利技术颗粒填充形状记忆复合材料由形状记忆聚合物基体相材料和颗粒填充相材料组成，形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为30～99.5％，其余为颗粒填充相材料。形状记忆聚合物基体相材料为苯乙烯系形状记忆聚合物、环氧树脂系形状聚合物、氰酸酯系形状记忆聚合物、形状记忆反式聚异戊二烯、形状记忆苯乙烯-丁二烯共聚物和形状记忆聚降冰片烯中的一种；颗粒填充相材料为炭黑、碳纳米管、镍粉、石墨粉、晶须、碳化硅粉末、铜粉、银粉和铝粉中的一种或几种的混合。本专利技术颗粒填充形状记忆复合材料通过以下步骤制备(一)将形状记忆聚合物基体相材料与颗粒填充相材料混合，形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为30～99.5％，其余为颗粒填充相材料；(二)将颗粒填充相材料均匀分散到形状记忆聚合物基体相材料中；(三)浇铸固化将混合物注入模具，在10～230℃、0.01～50MPa的条件下固化0.1～240h，固化后得到颗粒填充形状记忆复合材料。本专利技术颗粒填充形状记忆复合材料具有多次循环可重复的记忆效应，能够实现材料的主动可控制大变形，具有经过拉长-回缩、弯曲-伸展、压缩-伸长等变形后表现出无损伤或较小损伤的热机械循环性能。本专利技术将颗粒填充相材料的质量百分比调节为3％～40％时，可以使颗粒填充形状记忆复合材料具有良好的导电性，即电响应特性，电阻率最低约为10-2Ω.m，在某些需要精确控制材料变形特别是微变形的场合，电控比外界加热控制更方便。本专利技术颗粒填充形状记忆复合材料可回复应变大，最大可回复应变为100％；弹性模量大，最大弹性模量为3.5GPa；变形回复时的输出外力大，最大应力为2MPa；形状保持能力强，长期保存形变量小于1％；导电性好，电阻率最低约为10-2Ω.m；运动稳定性好。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的颗粒填充形状记忆复合材料由形状记忆聚合物基体相材料和颗粒填充相材料组成；形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为30～99.5％，其余为颗粒填充相材料。本实施方式颗粒填充形状记忆复合材料的可回复应变20～100％，弹性模量0.2～3.5GPa，变形回复时的输出外力0.1～2MPa，长期保存形变量0.1～1％，运动稳定性好。具体实施例方式二本实施方式中形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为45～95％，其余为颗粒填充相材料。其它与具体实施方式一相同。本实施方式颗粒填充形状记忆复合材料的可回复应变30～97％，弹性模量0.4～3.2GPa，变形回复时的输出外力0.5～2MPa，长期保存形变量0.2～0.95％，运动稳定性好。具体实施例方式三本实施方式中形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为55～90％，其余为颗粒填充相材料。其它与具体实施方式一相同。本实施方式颗粒填充形状记忆复合材料的可回复应变50～95％，弹性模量0.6～2.8GPa，变形回复时的输出外力1.0～2MPa，长期保存形变量0.3～0.9％，运动稳定性好。具体实施例方式四本实施方式中形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为65～85％，其余为颗粒填充相材料。其它与具体实施方式一相同。本实施方式颗粒填充形状记忆复合材料的可回复应变75～90％，弹性模量1.0～2.5GPa，变形回复时的输出外力1.5～2MPa，长期保存形变量0.4～0.85％，运动稳定性好。具体实施例方式五本实施方式中形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为70％～80％，其余为颗粒填充相材料。其它与具体实施方式一相同。本实施方式颗粒填充形状记忆复合材料的可回复应变80～85％，弹性模量1.5～2.0GPa，变形回复时的输出外力1.8～2MPa，长期保存形变量0.5～0.8％，运动稳定性好。具体实施例方式六本实施方式与具体实施方式一的不同点是形状记忆聚合物基体相材料为苯乙烯系形状记忆聚合物、环氧树脂系形状聚合物、氰酸酯系形状记忆聚合物、苯乙烯系形状记忆聚合物-丁二烯共聚物、形状记忆聚降冰片烯和形状记忆反式聚异戊二烯中的一种。其它与具体实施方式一相同。本实施方式中的苯乙烯系形状记忆聚合物的引用专利号US 6759 481B2；本实施方式中的环氧树脂系形状聚合物的典型生产厂家美国，CompositeTechnology Development，Inc.(CTD)公司，牌号CTD-101K.地址2600CAMPUS DRIVE，SUITE D，LAFAYETTE，CO 80026，电话303-664-0394，传真303-664-0392，网址WWW.CTD-MATERIALS.COM；本实施方式中的氰酸酯系形状记忆聚合物的典型生产厂家美国，Composite TechnologyDevelopment，Inc.(CTD)公司，牌号CTD-400，地址2600 CAMPUS DRIVE，SUITE D，LAFAYETTE，CO 80026，电话303-664-0394，传真303-664-0392，网址WWW.CTD-MATERIALS.COM；本实施方式中的形状记忆反式聚异戊二烯选自朱光明，形状记忆聚合物及其应用，化学工业出版社，2002年11月，253-260；本实施方式中的形状记忆苯乙烯-丁二烯共聚物选自朱光明，形状记忆聚合物及其应用，化学工业出版社，2002年11月，272-275；本实施方式中的形状记忆聚降冰片烯选自朱光明，形状记忆聚合物及其应用，化学工业出版社，2002年11月，275-276。具体实施例方式七本实施方式与具体实施方式一不同点是形状记忆聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒填充形状记忆复合材料，其特征在于它由形状记忆聚合物基体相材料和颗粒填充相材料组成；形状记忆聚合物基体相材料占颗粒填充形状记忆复合材料总质量的百分比为３０～９９．５％，其余为颗粒填充相材料。

【技术特征摘要】

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