一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用，涉及陶瓷材料技术领域。本发明专利技术提供的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，进行聚合反应，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。本发明专利技术制备的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料能够通过温度变化来实现形状记忆和回复，具有较优的4D打印变形特性，可以实现4D打印。可以实现4D打印。可以实现4D打印。

【技术实现步骤摘要】
一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，具体涉及一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]现有的4D打印陶瓷采用预应力来使陶瓷弹性体变形。烧结之后形状固定，不能发生形变。而实际应用中，往往需要陶瓷结构在烧结之后也可以形变，因此提出采用打印液晶弹性体作为驱动设计可变形的陶瓷结构。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料及其制备方法和应用，本专利技术制备的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料能够通过温度变化来实现形状记忆和回复，具有较优的4D打印变形特性，可以实现4D打印。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，进行聚合反应，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。
[0007]优选地，所述丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和引发剂的质量比为6～12：1～5：3～9：0.1；所述纳米氧化锆和丙烯酸酯类单体的质量比为17～23：6～12。
[0008]优选地，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸丁酯和丙烯酸叔丁酯中的一种或两种。
[0009]优选地，所述光引发剂为酰基氧化膦类光引发剂。
[0010]优选地，所述丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合包括：将丙烯酸酯类单体和部分聚己内酯进行第一混合，然后加入剩余聚己内酯进行第二混合，再加入聚乙二醇二丙烯酸酯进行第三混合，最后加入纳米氧化锆和光引发剂进行第四混合。
[0011]优选地，所述聚合反应在紫外光照射下进行。
[0012]优选地，所述紫外光的波长为405nm；所述紫外光的强度为3200～3600μW/cm2。
[0013]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。
[0014]本专利技术提供了上述技术方案所述热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料作为4D打印材料的应用。
[0015]本专利技术提供了一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，进行聚合反应，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。当温度升高到聚已内酯结晶相变温度，此时聚合物陶瓷材料可以被零时固定形状，冷却之后聚已内酯重新结晶，包裹住聚合物内部陶瓷颗粒，整体结构维持零时形状。当重新升温到聚已内酯结晶相变温度，结晶融化，聚合物
回复到原始形状。本专利技术制备的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料能够通过温度变化来实现形状记忆和回复，具有较优的4D打印变形特性，可以实现4D打印。
附图说明
[0016]图1为验证例制备的树脂的形状记忆性能测试结果图；图1的a为固化后的树脂，b为常温弯曲树脂的过程，c为常温弯曲后再释放恢复到原状的结果图，d为加热弯曲树脂后再释放；
[0017]图2为实施例2打印得到的样条实物图；
[0018]图3为实施例2打印得到的材料折叠后的效果图；图3的a为打印得到的材料，b为加热折叠的过程，c为折叠后的形状。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020]将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，进行聚合反应，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。
[0021]在本专利技术中，所述丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂的质量比优选为6～12：1～5：3～9：0.1，更优选为9：1.26：6：0.1；所述纳米氧化锆和丙烯酸酯类单体的质量比优选为17～23：6～12，更优选为20：9。
[0022]在本专利技术中，所述丙烯酸酯类单体优选包括丙烯酸丁酯和丙烯酸叔丁酯中的一种或两种。
[0023]在本专利技术中，所述纳米氧化锆的平均粒径优选为200～900nm，更优选为750nm。
[0024]在本专利技术中，所述光引发剂优选为酰基氧化膦类光引发剂，更优选为二苯基(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)氧化膦(TPO)。
[0025]在本专利技术中，所述丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合优选包括：将丙烯酸酯类单体和部分聚己内酯进行第一混合，然后加入剩余聚己内酯进行第二混合，再加入聚乙二醇二丙烯酸酯进行第三混合，最后加入纳米氧化锆和光引发剂进行第四混合。在本专利技术中，所述第一混合和第二混合的温度独立优选为50～80℃，更优选为50℃；所述部分聚己内酯和剩余聚己内酯的质量比优选为1:0.26～1。在本专利技术中，分步加入所述聚己内酯能够促进聚己内酯的溶解。
[0026]在本专利技术中，所述聚合反应优选在紫外光照射下进行。在本专利技术中，所述紫外光的波长优选为405nm；所述紫外光的强度优选为3200～3600μW/cm2，更优选为3400μW/cm2；所述紫外光距离反应物的距离优选为120mm。在本专利技术中，所述聚合反应过程中，光引发剂导致体系中带有双键的单体和交联剂发生双链打开，发生交联，裹住体系中的陶瓷颗粒。
[0027]在本专利技术中，所述热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料具有可打印性。
[0028]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。在本专利技术中，所述热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料在常温下弯曲后再释放能够恢复到原状；而在加热弯曲之后，其弯曲的形状可以被保持住。在本专利技术中，所述加热的温度优选为50～65℃。本专利技术提供的热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料具有较好的形状记忆性和回复性，同时可以通过温度变化来实现形状的调整。
[0029]本专利技术还提供了上述技术方案所述热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料作为4D打印材料的应用，优选应用于柔性电子产品的制备。在本专利技术中，所述应用的方法优选包括：将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，得到浆料；将所述浆料进行打印，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。在本专利技术中，所述丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合的参数与前文一致，这里不再赘述。在本专利技术中，所述打印的参数优选包括：紫外光的波长优选为405nm；紫外光的强度优选为3200～3600μW/cm2，更优选为3400μW/cm2；首层曝光时间优选为4～16s，更优选为10s；其余层的曝光时间优选为1～12s，更优选为6s。
[0030]下面将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、纳米氧化锆和光引发剂混合，进行聚合反应，得到热驱动形状记忆聚合物陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体、聚己内酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂的质量比为6～12：1～5：3～9：0.1；所述纳米氧化锆和丙烯酸酯类单体的质量比为17～23：6～12。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸丁酯和丙烯酸叔丁酯中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为酰基氧化膦类光引发剂。5.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚欣，王飞洪，李楠，梁嘉华，陈盛贵，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：