一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料，是以多壁碳纳米管CNTs作为导热增强材料、热塑性聚酯弹性体TPEE为基体、石蜡PW为相变材料、硫粉S作为交联剂，通过接枝和热压，获得具有优异光、热驱动形状记忆和自修复功能、相变储热性能、控温性能、光热转换性能、导热性能、高力学性能和疏水性能的复合材料。其制备方法包括以下步骤：1，记忆材料和相变材料的均匀混合；2，具有光、热驱动形状记忆和自修复功能材料的制备。可用作形状记忆材料、热能储存材料和自修复材料，其具有以下优点：响应温度适用于日常条件，具有抗外力干扰，易维护，成本低廉。成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料、光热转换、相变储能材料领域，具体涉及一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]塑料制品因其优异性能广泛于房地产、汽车、家用电器、消费、包装、消费电子、医疗器械等领域，然而，随着现代社会的发展，传统塑料越来越无法满足人们的生产生活需要，人们迫切需要寻找更环保、更高效的新型高分子塑料。热塑性弹性体由于其可以由废弃塑料合成而来，并且具有优越的力学性能和独特的软段
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硬段结构，受到人们的广泛关注，常用于要求苛刻的汽车和工程应用。
[0003]为了扩大热塑性弹性体的应用范围，研究人员发现了将热塑性弹性体塑料与相变材料结合，利用相变材料在相变前后巨大的链迁移率变化和热塑性弹性体优秀的回弹力相结合，赋予了复合材料独特的形状记忆功能，相变材料（PCM）又具有在接近恒温条件下吸收或释放热的特性，在一定程度上解决了能源供需不匹配的问题，在热能储存（TES）和热管理（TM）中得到了广泛的关注，两者结合，大大扩展了复合材料的应用范围。
[0004]例如，现有文献 1（Wu, W., Wu, W., Wang, S., 2019. Form
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stable and thermally induced flexible composite phase change material for thermal energy storage and thermal management applications. Appl. Energy 236, 10
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21.）利用一种热塑性弹性体OBC和石蜡结合，制备了一种具有优秀力学性能和独特形状记忆功能的复合相变材料，PA / OBC共混物中OBC的质量分数为20％时，没有明显的PA泄漏。该技术方案存在的主要技术问题是：仅能实现对形状记忆功能进行热驱动，无法实现光驱动，限制了应用领域。为了实现光驱动的技术效果，可以在热驱动形状记忆功能的基础上引入光热材料，通过吸收光能并转化为热能来实现光驱动形状记忆功能，从而拓宽形状记忆材料的应用领域。将形状记忆功能由热驱动改进为光驱动已有相关研究。
[0005]例如，现有文献 2(Xin Jin, Xuan Liu, Xiaowen Li , Liuping Du, Ling Su, Yanli Ma , Shixue Ren, High lignin, light
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driven shape memory polymers with excellent mechanical performance, International Journal of Biological Macromolecules 2022,0141
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8130) 利用木质素的刚性苯环结构和优异的光热性能来生产光驱动木质素基形状记忆聚合物（ELEP），该聚合物含有高比例的木质素并具有良好的机械性能。虽然，该技术方案实现了光驱动形状记忆功能，但是，触发温度为120℃，在自然光照条件下无法达到光驱动的要求，即不适用于日常工作环境；并且，材料延展性较差，断裂伸长率较低，同时，该材料与前述现有文献1均不具备自修复功能，无法适用于受外力干扰的条件。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术针对现有技术存在的技术问题，通过以下原理进行解决：1、聚酯弹性体TPEE作为基体，提供封装性能和力学性能；2、石蜡PW作为相变材料，提供相变储热、控温功能；3、碳纳米管CNTs作为导热填料，提供导热性能和光热转换功能，并增强封装性能；4、硫S作为交联剂，将CNTs 和 TPEE进行接枝；形成连续的导热网络，提高热响应速率、增强热驱动形状记忆功能和自修复功能5、通过TPEE和PW的相互作用，实现热驱动形状记忆功能和自修复功能；通过接枝，解决 CNTs纳米管易堆积的问题，并且，通过CNTs获得连续导热网络，最终，增强复合相变材料的热驱动形状记忆功能、光驱动形状记忆功能和自修复功能。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料，以多壁碳纳米管CNTs为导热增强材料、热塑性聚酯弹性体TPEE为基体、石蜡PW为储热控温功能单元，硫粉S为交联剂，通过接枝和热压，获得具有优异光、热驱动形状记忆和自修复功能、相变储热性能、控温性能、光热转换性能、导热性能、高力学性能和疏水性能的复合材料；其中，TPEE作为柔性树脂基体，提供封装性能和力学性能；PW作为相变材料，提供相变储热、控温功能；通过TPEE和PW的相互作用，实现热驱动形状记忆功能和自修复功能；CNTs作为导热增强材料，提供导热性能和光热转换功能，增强封装性能，并赋予材料光驱动形状记忆和自修复功能；S作为交联剂，将CNTs和TPEE通过接枝交联，形成连续的导热网络，解决 CNTs纳米管易堆积的问题，提高复合材料的热响应速率、增强热驱动形状记忆功能和自修复功能，最终，增强复合相变材料的光、热驱动形状记忆功能和自修复功能；接触角为120
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130
o
；拉伸强度为1.0
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1.35MPA，断裂伸长率为509%
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676%；导热系数为0.31
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0.50 W/(m k)。
[0009]一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料的制备方法，包括以下步骤：步骤 1，记忆材料和相变材料的混合，首先，将石蜡PW完全熔化，然后，以聚酯弹性体TPEE和石蜡PW满足一定的质量比，将TPEE加入液态PW中，搅拌混合均匀，使PW分子充分分散入TPEE高分子链的三维网络中，即可得到TPEE/PW；所述步骤1中，TPEE和PW的质量比为1:（2.33
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9）；搅拌条件为，搅拌温度为170
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200℃，初始搅拌速率为50 rpm，然后，以搅拌速率提升速率为 50rpm/10min，将搅拌速率提升为300 rpm，搅拌时间为1 h；步骤2，具有光热驱动形状记忆和自修复功能复合材料的制备，首先，在一定温度下，将CNTs和S加入到步骤1的TPEE/PW中，然后，以一定条件进行混合均匀，即可得到多壁碳纳米管/聚酯弹性体/石蜡复合相变材料，简称CNTs/TPEE/PW，最后，在一定条件下进行热压成型，即可得到具有光、热驱动形状记忆和自修复功能材料，简称为CNTs/TPEE/PW；
所述步骤2中，CNTs的添加量为1
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5 wt%，硫的添加量为0.2
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0.5 wt%；所述步骤2中，混合搅拌的条件为，混合温度为170
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200℃，搅拌速率为50
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300 rpm，搅拌时间为0.5 h；所述步骤2中，热压的条件为，热压温度为170
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2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料，其特征在于：以多壁碳纳米管CNTs为导热增强材料、热塑性聚酯弹性体TPEE为基体、石蜡PW为储热控温功能单元，硫粉S为交联剂，通过接枝和热压，获得具有优异光、热驱动形状记忆和自修复功能、相变储热性能、控温性能、光热转换性能、导热性能、高力学性能和疏水性能的复合材料；其中，TPEE作为柔性树脂基体，提供封装性能和力学性能；PW作为相变材料，提供相变储热、控温功能；通过TPEE和PW的相互作用，实现热驱动形状记忆功能和自修复功能；CNTs作为导热增强材料，提供导热性能和光热转换功能，增强封装性能，并赋予材料光驱动形状记忆和自修复功能；S作为交联剂，将CNTs和TPEE通过接枝交联，形成连续的导热网络，解决 CNTs纳米管易堆积的问题，提高复合材料的热响应速率、增强热驱动形状记忆功能和自修复功能，最终，增强复合相变材料的光、热驱动形状记忆功能和自修复功能。2.根据权利要求1 所述光/热驱动形状记忆和自修复功能材料，其特征在于：接触角为120
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130
o
。3.根据权利要求1 所述光/热驱动形状记忆和自修复功能材料，其特征在于：拉伸强度为1.0
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1.35MPA，断裂伸长率为509%
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676%。4.根据权利要求1 所述光/热驱动形状记忆和自修复功能材料，其特征在于：导热系数为0.31
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0.50 W/(m k)。5.一种光/热驱动形状记忆和自修复功能材料的制备方法，其特征包括以下步骤：步骤 1，记忆材料和相变材料的混合，首先，将石蜡PW完全熔化，然后，以聚酯弹性体TPEE和石蜡PW满足一定的质量比，将TPEE加入液态PW中，搅拌混合均匀，使PW分子充分分散入TPEE高分子链的三维网络中，即可得到TPEE/PW；步骤2，具有光热驱动形状记忆和自修复功能复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张焕芝，韩存昊，张慎道，冯聪，宛玉龙，回思樾，徐广鹏，张峻豪，孙立贤，徐芬，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
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