一种具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯及其制备方法和应用，属于智能聚合物材料领域。本发明专利技术提供一种具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料在恒温恒压下热压，制得超高分子量聚乙烯板材；(2)将所得板材制成样条，将所得样条初次加热、拉伸、降温、去除拉伸，再次加热、恒温维持、降温，得训练后样条；(3)将所得训练后样条从起始熔融温度阶段升温至完全激发温度恒温保持，后阶段降温至完全结晶温度恒温维持，即得。经本发明专利技术训练、激发方法制得的可逆形状记忆效应超高分子量聚乙烯能够记忆多种形状，本发明专利技术拓宽了超高分子量聚乙烯在智能材料领域的应用。聚乙烯在智能材料领域的应用。聚乙烯在智能材料领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于智能聚合物材料
，具体涉及一种具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]智能材料是具有感知功能和激发功能，类似生物体那样具有智能属性的材料。根据材料种类的不同，智能材料可分为四类：高分子类智能材料、非金属类智能材料、金属类智能材料、智能复合材料。智能高分子材料是通过感受其周围环境的变化(温度、湿度、电场、压力、磁场、声波、pH、溶剂等)，并且根据环境的改变而发生响应的高分子材料，是智能材料的重要组成部分。由于上述因素改变，智能高分子材料也随之发生如形状、表面积、光学性能、电学性能、力学性能、识别性能的改变。分子设计和有机合成是智能高分子材料的主要制备方法，使其本身具有类似生物体的智能属性。而形状记忆高分子材料与自修复高分子材料是近年来研究智能高分子材料领域的热点。
[0003]形状记忆聚合物是智能材料的重要组成部分。形状记忆聚合物(shape memory polymer，简称SMP)受到外界的刺激，能够产生可恢复的形变。形状记忆聚合物具有“临时形状”和“永久形状”两种形状。在一定的外力和环境条件下，能够固定临时形状，通过光刺激、热刺激、电刺激等外界刺激回复到永久形状。根据其形状记忆效应是否可逆可分为单程形状记忆聚合物和双程(可逆)形状记忆聚合物。单程形状记忆聚合物的形状恢复过程不具可逆性，在外界刺激下只能从临时形状恢复到初始形状。双程(可逆)形状记忆聚合物的形变过程是可逆的，在受到刺激后能在初始形状和临时形状之间实现多次往复转变。
[0004]超高分子量聚乙烯是分子量在150万以上的聚乙烯，是一种性能非常优异的新型功能塑料。它具有以下优点：
①
耐磨损性能优越；
②
冲击强度及高；
③
能吸收震动冲击和防噪声；
④
摩擦系数很低；
⑤
不易黏附异物；
⑥
耐化学腐蚀；
⑦
工作范围及广；
⑧
无毒性、无污染、可在循环回收利用；
⑨
成本低廉。超高分子量聚乙烯现已被广泛应用于纺织、造纸、体育、化工、包装、农业、建筑、医疗、过滤器材的滤芯、体育、娱乐、军事等领域。
[0005]目前，超高分子量聚乙烯经过训练后已经能够实现单程形状记忆效应和可逆形状记忆效应，然而其可逆形状记忆效应仅能记忆一种临时形状，极大程度的限制了可逆形状记忆超高分子量聚乙烯的应用领域，因此，制备能够可逆记忆多种形状的超高分子量聚乙烯是目前需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术是通过下述技术方案进行实现的：
[0008]本专利技术提供一种具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法，包括
以下步骤：
[0009](1)将原料超高分子量聚乙烯粉末在恒温恒压下热压，制得超高分子量聚乙烯板材；
[0010](2)将所得超高分子量聚乙烯板材制成样条，将所得样条初次加热、拉伸、降温、去除拉伸，再次加热、恒温维持、降温，得训练后样条；
[0011](3)将所得训练后样条从起始熔融温度升温至部分激发温度恒温维持，继续升温至完全激发温度恒温保持，后降温至部分结晶温度恒温维持，继续降温至完全结晶温度恒温维持，即得；
[0012]所述部分激发温度的个数≥0，所述部分结晶温度的个数≥0。
[0013]本专利技术提供的具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法，通过对超高分子量聚乙烯进行训练和激发，使其能够记忆多种临时形状，实现可逆多形状记忆效应。
[0014]作为本专利技术所述具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，所述原料的相对分子质量为250万～350万。
[0015]优选地，所述步骤(1)中，所述原料的相对分子质量为300万。
[0016]作为本专利技术所述具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，所述恒温的温度为150℃
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200℃，所述恒压的压强为10MPa
‑
30MPa，所述热压的时间为10min
‑
50min。
[0017]优选地，所述步骤(1)中，所述恒温的温度为150℃
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180℃，所述恒压的压强为20MPa
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30MPa，所述热压的时间为20min
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45min。
[0018]作为本专利技术所述具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，所述初次加热的温度为150℃
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180℃，时间为10min
‑
15min；所述拉伸的应变为200％
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700％。
[0019]优选地，所述步骤(2)中，所述拉伸的应变为300％
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500％。
[0020]作为本专利技术所述具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，所述再次加热的温度为130℃
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150℃，所述恒温维持的时间为5min
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15min。
[0021]优选地，所述步骤(2)中，所述再次加热的温度为135℃
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140℃，所述恒温维持的时间为5min
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10min；更优选地，所述恒温维持的时间为5min。
[0022]本专利技术所述步骤(2)中，对所得样条进行加热，当对其初次加热至训练温度后，超高分子量聚乙烯内部的晶区完全融化，其内部的缠结结构将发生部分解缠结；对内部晶区完全融化的超高分子量聚乙烯进行拉伸，超高分子量聚乙烯内部的分子链在外应力的作用下取向，产生应变；将应变后的超高分子量聚乙烯两端固定，在保持应变不变的拉伸条件下降至室温，降温过程中，超高分子量聚乙烯内部处于熔融状态的分子链将在外力的作用下形成取向结晶，与此同时发生解缠结的分子链将重新发生缠结。然后，将超高分子量聚乙烯两端的固定拉伸去除，再次加热，并升高温度至激发温度恒温维持；此时，超高分子量聚乙烯内部的分子链将会由取向结晶状态回缩至无规线团状的熔融状态，因此，在宏观上超高分子量聚乙烯将发生回缩，但由于内部在伸长状态下形成的新的缠接点作为物理交联，限制了超高分子量聚乙烯分子链的回缩程度，使其并不能完全回复到原始状态；此时，作为物
理交联点的新形成缠结点由于超高分子量聚乙烯的回缩将处于压缩状态，可对超高分子量聚乙烯基体提供方向相反的内应力(张应力)。当降温至室温后，内部处于无规线团状态的熔融分子链将在新形成的缠结点提供的张应力作用下结晶，并沿着此应力方向伸长，从而超高分子量聚乙烯的宏观长度变长。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将原料超高分子量聚乙烯粉末在恒温恒压下热压，制得超高分子量聚乙烯板材；(2)将所得超高分子量聚乙烯板材制成样条，将所得样条初次加热、拉伸、降温、去除拉伸，再次加热、恒温维持、降温，得训练后样条；(3)将所得训练后样条从起始熔融温度升温至部分激发温度恒温维持，继续升温至完全激发温度恒温保持，后降温至部分结晶温度恒温维持，继续降温至完全结晶温度恒温维持，即得；所述部分激发温度的个数≥0，所述部分结晶温度的个数≥0。2.根据权利要求1所述的具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述原料的相对分子质量为250万～350万。3.根据权利要求1所述的具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述恒温的温度为150℃
‑
200℃，所述恒压的压强为10MPa
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30MPa，所述热压的时间为10min
‑
50min。4.根据权利要求1所述的具有可逆多形状记忆效应的超高分子量聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述初次加热的温度为150℃
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180℃，时间为10min
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【专利技术属性】
技术研发人员：闵磊，范龙飞，甘锋，吴清华，李垚，党贵卿，陈开放，林俊裕，于晖，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：