一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料及其制备方法，所述离子纳米复合材料包括以下组分：咪唑基封端的刚性的PLA、咪唑基封端的柔性的P[CL

【技术实现步骤摘要】
一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于离子纳米复合材料领域，具体地说，涉及一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]形状记忆材料是一类刺激响应材料，当受到外部刺激，如温度、光、湿度或磁场时，形状记忆材料可以从亚稳态恢复到原始状态。其中，温度响应式是最有前途的，也是应用最多的。他们通常存在一个转变温度，当温度达到转变温度后，变形后的材料可以恢复到其原始状态。这种形状记忆功能主要依赖于可逆的物理或化学交联，以防止永久的链滑移。其中，物理交联主要包括离子相互作用、氢键、金属
‑
配体相互作用。此类材料所具有的形状记忆效应，赋予了其在智能纺织品、医疗辅助设备、智能模具、变色材料等领域具有广阔的应用前景。
[0003]聚乳酸(PLA)是生产生活中最常见的一种生物基可降解材料，具有良好的生物相容性，尤其是在纺织、包装和汽车工业中。然而，聚乳酸本身固有的脆性极大的限制了PLA大规模的商业化使用。目前，对于聚乳酸的改性，主要集中在提高强度方面，且多采用共价交联剂，如过氧化物交联剂，交联剂的引入极易破坏高分子材料的结晶区，从而影响材料的形状记忆性能。
[0004]申请号为201010290969.9的中国专利公开了一种高强度耐热聚乳酸复合材料及其制备方法，该申请采用无机/天然纤维增强聚乳酸，虽然提高了其强度，但大大降低了其韧性，且未提及复合材料具有形状记忆效应。
[0005]离子纳米复合材料多指有机
‑
无机杂化物，无机纳米材料和聚合物通过离子键结合，离子键在无机纳米材料和聚合物之间可逆交联。由于离子间的相互作用，无机纳米粒子的分散性明显改善，而且表现出理想的韧性和形状记忆特性。目前，很少有利用离子键合来改善聚合物形状记忆的相关研究。
[0006]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，利用PLA、咪唑基封端的刚性的PLA和咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]、磺化的二氧化硅纳米粒子共混合成了离子纳米复合材料，使磺化的二氧化硅纳米粒子与咪唑基封端的刚性的PLA和咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]之间通过可逆的离子键结合，形成可逆的网络交联结构，不仅改善了纳米二氧化硅在离子纳米复合材料中的分散均匀性，而且改善了离子纳米复合材料的形状记忆性能。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0009]一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，包括以下组分：
[0010]咪唑基封端的刚性的PLA、咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]、PLA和磺化的二氧化
硅纳米粒子。
[0011]进一步的，所述咪唑基封端的刚性的PLA包括组分：刚性的PLA、1
‑
甲基
‑
3丙酸咪唑鎓溴化物、N，N
′‑
二环己基碳二亚胺、4
‑
(二甲基氨基)吡啶；
[0012]所述咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]包括组分：柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]、1
‑
甲基
‑
3丙酸咪唑鎓溴化物、N，N
′‑
二环己基碳二亚胺、4
‑
(二甲基氨基)吡啶；
[0013]优选的，所述刚性的PLA或柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]、1
‑
甲基
‑
3丙酸咪唑鎓溴化物、N，N
′‑
二环己基碳二亚胺、4
‑
(二甲基氨基)吡啶的摩尔比为(1～3)：(9～13)：(9～13)：(1～3)，更优选为1：10：10：1。
[0014]进一步的，所述咪唑基封端的刚性的PLA、咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]与PLA混合成聚合物；
[0015]所述咪唑基封端的刚性的PLA的添加质量占聚合物质量的1％～60％，优选为15％～40％。
[0016]进一步的，所述咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]的添加质量占聚合物质量的1％～60％，优选为15％～40％。
[0017]进一步的，所述咪唑基封端的刚性的PLA和咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]的添加质量比为(0.5～1.5)：1，优选为1：1。
[0018]进一步的，所述PLA的添加质量占聚合物质量的30％～90％，优选为40％～70％。
[0019]进一步的，所述磺化的二氧化硅纳米粒子的添加质量与聚合物质量的百分比为1％～10％，优选为3％～7％。
[0020]以上方案中，磺化的二氧化硅纳米粒子之间负电荷的静电排斥作用，以及与咪唑基封端聚合物所带正电荷的静电吸引作用，改善了二氧化硅纳米颗粒在离子纳米复合材料中的分散均匀性。同时，磺化的二氧化硅纳米粒子所带的负电荷与咪唑基封端的聚合物所带的正电荷产生静电相互作用，形成可逆的离子键。通过可逆离子键的形成，离子纳米复合材料中形成了可逆的网络交联，避免了离子纳米复合材料中分子链段因外力作用所产生的永久滑移，改善了离子纳米复合材料的形状记忆性能。
[0021]进一步的，所述磺化的二氧化硅纳米粒子包括组分：纳米二氧化硅、改性剂和去离子水；
[0022]所述去离子水与纳米二氧化硅的质量比为(7～12)：(1～4)，优选为8：1；
[0023]所述去离子水与改性剂的质量比为(8～13)：(2～5)，优选为10：2；
[0024]优选的，所述改性剂为3
‑
(三羟基甲硅烷基)
‑1‑
丙烷磺酸。
[0025]进一步的，所述刚性的PLA包括组分：L
‑
丙交酯、引发剂和催化剂，所述L
‑
丙交酯与引发剂的摩尔比为(2～6)：(1～4)，优选为2：1；
[0026]所述柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]包括组分：L
‑
丙交酯、ε
‑
己内酯、引发剂和催化剂，所述L
‑
丙交酯、ε
‑
己内酯、引发剂的摩尔比为(2～6)：(2～6)：(1～4)，优选为2：2：1；
[0027]优选的，所述引发剂和催化剂的摩尔比为(1～4)：(3～6)，更优选为1：1；
[0028]优选的，所述引发剂选自1,8
‑
辛二醇、1,6
‑
己二醇、1,4
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，其特征在于，包括以下组分：咪唑基封端的刚性的PLA、咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]、PLA和磺化的二氧化硅纳米粒子。2.根据权利要求1所述的一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，其特征在于，所述咪唑基封端的刚性的PLA包括组分：刚性的PLA、1
‑
甲基
‑
3丙酸咪唑鎓溴化物、N，N
′‑
二环己基碳二亚胺、4
‑
(二甲基氨基)吡啶；所述咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]包括组分：柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]、1
‑
甲基
‑
3丙酸咪唑鎓溴化物、N，N
′‑
二环己基碳二亚胺、4
‑
(二甲基氨基)吡啶；优选的，所述刚性的PLA或柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]、1
‑
甲基
‑
3丙酸咪唑鎓溴化物、N，N
′‑
二环己基碳二亚胺、4
‑
(二甲基氨基)吡啶的摩尔比为(1～3)：(9～13)：(9～13)：(1～3)，更优选为1：10：10：1。3.根据权利要求1或2所述的一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，其特征在于，所述咪唑基封端的刚性的PLA、咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]与PLA混合成聚合物；所述咪唑基封端的刚性的PLA的添加质量占聚合物质量的1％～60％，优选为15％～40％。4.根据权利要求3所述的一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，其特征在于，所述咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]的添加质量占聚合物质量的1％～60％，优选为15％～40％。5.根据权利要求4所述的一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，其特征在于，所述咪唑基封端的刚性的PLA和咪唑基封端的柔性的P[CL
‑
co
‑
LA]的添加质量比为(0.5～1.5)：1，优选为1：1。6.根据权利要求3
‑
5任一所述的一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，其特征在于，所述PLA的添加质量占聚合物质量的30％～90％，优选为40％～70％。7.根据权利要求3
‑
6任一所述的一种具有形状记忆性能的离子纳米复合材料，其特征在于，所述磺化的二氧化硅纳米粒子的添加质量与聚合物质量的百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金坤，王兆杰，李新新，高帅，
申请(专利权)人：山东安然纳米实业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：