互穿网络增强形状记忆环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种互穿网络增强形状记忆环氧树脂及其制备方法，属于形状记忆聚合物合成技术领域。所述互穿网络增强形状记忆环氧树脂以重量计包括环氧树脂30

【技术实现步骤摘要】
互穿网络增强形状记忆环氧树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及形状记忆聚合物合成
，特别涉及一种互穿网络增强形状记忆环氧树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]形状记忆聚合物(SMPs)是一种在外界环境刺激下，如热、光、湿、电磁场、pH等，可以从特殊的临时形状恢复到原始形状的智能材料，主要是由软段和硬段组成，存在微相分离，可以通过分子设计对聚合物的记忆温度、机械性能等作出相应的调节。作为一种新型的具有代表性的智能材料，与形状记忆合金相比，SMPs具有低密度、低活化温度、低成本、高弹性变形、生物相容性和生物降解性等优点，在航空航天、生物医学、仿生和组织工程、机器人等领域都具有巨大的应用潜力。
[0003]在过去的几十年里，材料的成型主要依赖于传统的制造工艺，但是用传统的制造工艺来构筑复杂的部件或结构是非常困难的。因此，不需要任何工具或模具，通过三维计算机辅助设计模型、再通过逐层打印方式来构造复杂的三维部件或结构的3D技术得到了广发发展。智能材料的出现为3D打印技术提供了第四个维度—时间，定义为4D打印技术。4D打印技术是指由3D技术打印出来的三维物体能够在外界环境刺激下可随着时间自我变换物理属性，包括形态、密度、颜色、弹性、导电性、光学特性、电磁特性等，大大简化了从设计理念到实物的造物过程，实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。随着4D打印技术的出现，可打印SMPs尤其是形状记忆环氧树脂引起了研究人员的广泛关注。
[0004]形状记忆环氧树脂是一种典型的热固性聚合物，在航空航天、汽车等领域具有良好的应用前景。目前，可打印环氧树脂存在强度低、脆性大的问题；例如，双酚型环氧树脂中规律性的分布着刚性苯环，材料受到冲击时，瞬间力量很容易集中于某一处被束缚的链段上，产生应力集中现象，导致材料脆裂；对于缩水甘油醚、缩水甘油胺或缩水甘油酯类等的环氧树脂，由于分子骨架呈链状结构，受到冲击时，应力通过分子链迅速分散，表现出较低的强度。因此有必要对环氧树脂进行增强增韧研究。通过掺入功能填料如碳纳米管改性是改善形状记忆环氧树脂的热力学性能的常用手段，但需要考虑到功能填料的相容性和分散性等因素，因为填料会阻碍聚合物链段的运动，导致形状恢复过程的延迟，进而影响环氧树脂的形状记忆性能，使其难以应用于4D打印技术。因此，开发新型的高强高韧的形状记忆环氧树脂对智能材料和4D打印技术的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术中的问题，本专利技术提供了一种互穿网络增强形状记忆环氧树脂及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术具体通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供了一种互穿网络增强形状记忆环氧树脂，以重量计包括环氧树脂30
‑
45份、环氧丙烯酸酯30
‑
45份、粘度调节剂为10
‑
30份、固化剂3
‑
5份、光引发剂2
‑
3份。
[0008]进一步地，所述互穿网络增强形状记忆环氧树脂，以重量计包括环氧树脂35
‑
45份、环氧丙烯酸酯35
‑
45份、粘度调节剂为15
‑
25份、固化剂3
‑
5份、光引发剂2
‑
3份。
[0009]更进一步地，以重量计包括环氧树脂35
‑
40份、环氧丙烯酸酯40
‑
45份、粘度调节剂为15
‑
20份、固化剂3
‑
5份、光引发剂2
‑
3份。
[0010]进一步地，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、脂环族环氧树脂或海因环氧树脂；所述环氧丙烯酸酯包括双酚A型环氧丙烯酸酯、双酚F型环氧丙烯酸酯、缩水甘油酯环氧丙烯酸酯、脂环族环氧丙烯酸酯或海因环氧丙烯酸酯。
[0011]更进一步地，所述环氧树脂和所述环氧丙烯酸酯的主链结构相同。
[0012]进一步地，所述固化剂为丙烯酸酐。
[0013]进一步地，所述粘度调节剂包括1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种。
[0014]进一步地，所述光引发剂包括1
‑
羟基环己基苯基甲酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦和苯基双(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种。
[0015]另外，本专利技术提供了如上所述的互穿网络增强形状记忆环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0016]S1、按重量计将环氧树脂、环氧丙烯酸酯、粘度调节剂、固化剂和光引发剂混合均匀，进行消泡处理，得到环氧树脂油墨；
[0017]S2、将所述环氧树脂油墨通过光固化技术打印成型；
[0018]S3、将打印成型的物体置于紫外光下照射，进行固化处理，之后通过伽马射线辐照，进行二次固化处理。
[0019]进一步地，步骤S3中，所述紫外光的波长为365nm或405nm
[0020]进一步地，步骤S3中，所述紫外光的照射时间为1
‑
100min。
[0021]进一步地，步骤S3中，所述伽马射线的辐照剂量为10
‑
100KGy。
[0022]相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
[0023]本专利技术利用结构相容性良好的环氧树脂和环氧丙烯酸酯，在不同条件下分别固化形成网络结构，具体而言，依次采用紫外光照射和伽马射线辐照，形成环氧丙烯酸酯的光引发网络结构和环氧树脂的射线引发网络结构，两种网络结构互相穿插构筑能够增强树脂的互穿网络，使其具有良好的强度和韧性。而且，通过互穿网络结构的协同影响，可使树脂回复力更大，在外界激励条件下能快速回复至初始形状。因此，本专利技术利用4D打印技术成型得到的互穿网络增强形状记忆环氧树脂，杨氏模量高达3.5
‑
4.9GPa，拉伸强度高达13
‑
43MPa，断裂延伸率高达25
‑
30％，强度和韧性同时得到了提高，固化收缩率小，形状回复速度快，实现了高强度高韧性可变形复杂结构的一体化成型。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例形状记忆环氧树脂中互穿网络的制备流程图；
[0026]图2为本专利技术实施例采用不同主链结构的低聚物交联固化制得的树脂玻璃化转变温度测试结果图；
[0027]图3为本专利技术实施例在不同紫外光照射时间下交联度分析图；
[0028]图4为本专利技术实施例在不同伽马射线辐照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种互穿网络增强形状记忆环氧树脂，其特征在于，以重量计包括环氧树脂30
‑
45份、环氧丙烯酸酯30
‑
45份、粘度调节剂为10
‑
30份、固化剂3
‑
5份、光引发剂2
‑
3份。2.根据权利要求1所述的互穿网络增强形状记忆环氧树脂，其特征在于，以重量计包括环氧树脂35
‑
45份、环氧丙烯酸酯35
‑
45份、粘度调节剂为15
‑
25份、固化剂3
‑
5份、光引发剂2
‑
3份。3.根据权利要求2所述的互穿网络增强形状记忆环氧树脂，其特征在于，以重量计包括环氧树脂35
‑
40份、环氧丙烯酸酯40
‑
45份、粘度调节剂为15
‑
20份、固化剂3
‑
5份、光引发剂2
‑
3份。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的互穿网络增强形状记忆环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、脂环族环氧树脂或海因环氧树脂；所述环氧丙烯酸酯包括双酚A型环氧丙烯酸酯、双酚F型环氧丙烯酸酯、缩水甘油酯环氧丙烯酸酯、脂环族环氧丙烯酸酯或海因环氧丙烯酸酯。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的互穿网络增强形状记忆环氧树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，王林林，张风华，刘彦菊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：