具有形状记忆特性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特性材料及其制备方法，该具有形状记忆特性材料，包含：一掺合体，其中该掺合体是一非结晶性聚酯系高分子及一半结晶性聚酯系高分子经由一熔融混掺工艺所得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种，特别关于一种 具有形状记忆特性的热敏性材料及其制备方法。
技术介绍
形状记忆材料以独特的性能引起世界的广泛关注，其相关的研究也得 以迅速发展。形状记忆材料具有独特的能力"记忆"被预先设定的形状，且在设定的 条件下，可将被塑造过的形状回到被预先设定的形状。在业界，形状记忆 材料已开始应用在商业上的用途。例如，形状记忆金属合金常用于各式各 样的医疗、牙齿、机械和其它技术区域，产生各种的产品。形状记忆聚合物(高分子)材料主要的特性是当加热至该材料的玻璃转化温度之上(Tg)时，即可对该材料进行形状上的改变。当将温度逐渐 下降至该材料的玻璃转化温度之下时，该材料可以维持其被塑造之形状， 直到该材料再次被加热至其玻璃转化温度之上时，才会再次恢复到其原始 的"记忆"形状。最早用来作为形状记忆材料的是具有形状记忆性质的金属合金 (SMA)，例如TiNi合金、CuZnAl合金、以及FeMAl合金。然而，由于形状记忆金属合金具有高的操作温度及昂贵的成本，使得这些材料并没 有被广泛的应用。为克服上述问题，形状记忆聚合物(shape memory polymer, SMP) 由于具有轻量化、高形状恢复能力、易于塑形、及较低的制造成本，因此 被开发出来取代形状记忆金属合金(SMA)。目前大多数商业化具有形状记忆特性的产品主要是以有机高分子的 材料为主，且一般是以化学共聚合的合成方式来制备出合适的形状记忆聚 合物。美国专利US 6858680B2所揭露一种以硅氧烷结构为组成之一的PU(polyurethane)形状记忆材料，然而由于原料价格昂贵，且合成步骤复杂， 使得其实用性低。另外，美国专利US 7091297B2亦揭露一种形状记忆特 性的材料，其是利用化学合成方式将环辛烯(cyclooctene)开环聚合后与 架桥剂-过氧化二异丙苯(DCP)交联，但其原料需纯化且工艺复杂。由于以化学合成方式制备出具有特定结构的形状记忆材料有其困难 度，美国专利US 7208550 B2提出一种物理混掺方式来制备形状记忆材料 的方法。该方法是将聚醋酸乙烯酯(polyvinyl acetate)、丙烯酸聚甲酯(polymethyl acrylate)、丙烯酸聚乙酉旨(polyethyl acrylate)、乱排聚甲基丙 烯酸甲酯(atactic poly methyl methacrylate)、同排聚甲基丙烯酸甲酯(isotatic poly methyl methacrylate)、或对排聚甲基丙烯酸甲酉旨(syndiotactic polymethylmethacrylate)与聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride )、聚乳 酸(poly lactide )、 聚,5基丁酸酉旨(polyhydroxybutyrate )、 聚乙二醇(polyethylene glycol)、 聚乙稀(poly ethylene)、 聚氯乙烯(polyvinyl chloride)或聚偏二氯乙烯poly (vinylidene chloride) 进行熔融混掺，制 备出一形状记忆材料。与传统化学合成方式相比，该物理混掺方式具有较 简化的工艺。然而，美国专利US 7208550 B2所用来进行混掺的高分子材 料原料价格较高，且部份材料含有氟及氯原子，不符合环保诉求。另外， 该专利亦无记载该混掺所得的材料是否具有高的形状恢复能力。因此，选用合适且易获得的原料，配合简易的的制备方式，来设计出 具形状记忆特性的材料，以利于后段各种不同的加工方式与应用，实为形 状记忆材料工艺技术极需研究的重点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种，透 过熔融混炼的方式将一非结晶性聚酯系高分子与一半结晶性聚酯系高分 子进行混掺，可制得一具热敏感型形状记忆特性材料。当外界温度达到其 形状记忆的启动温度时，此材料会有自发性形状记忆的行为产生。通过改 变非结晶性聚酯系高分子与结晶性聚酯系高分子混掺的重量比例，可调控 其形状记忆的启动温度及恢复率。本专利技术所述的具有形状记忆特性材料，包含 一掺合体，其中该掺合体是一非结晶性聚酯系高分子及一半结晶性聚酯系高分子经由一熔融混 掺工艺所得。其中，该非结晶性聚酯系高分子及该半结晶性聚酯系高分子 的重量比例是介于9: l至l: 9之间。该具有形状记忆特性材料的玻璃转化温度可通过改变非结晶性聚酯 系高分子及半结晶性聚酯系高分子的重量比例来调控。此外，该具有形状记忆特性材料的形状记忆恢复率(shape recovery rate)亦可通过改变非结 晶性聚酯系高分子及半结晶性聚酯系高分子的重量比例来调控。再者，该 具有形状记忆特性材料的形状记忆特性的启动是通过升温至其玻璃转化 温度来达成。该非结晶性聚酯系高分子可包含环己二甲醇改性聚对苯二甲酸乙二 酉旨(Poly (ethylene陽co-cyclohexane dimethanol terephthalate)， PETG)， 且该非结晶性聚酯系高分子具有无法形成结晶的物理特性。此外，该半结晶 性聚酯系高分子具有形成结晶的物理特性，可包含聚对苯二甲酸乙二酯 (poly (ethylene terephthalate), PET)，结构如下o~(~och2ch2o—其中n是大于l的整数。该半结晶性聚酯系高分子可为丁二酸改性聚对苯二甲酸乙二酯(poly (ethylene terephthalate-co-ethylene succinate) ， PETS )， 结构如下OII ..C~ OCH2CH2Oi^t~ CCH2CH2C— OCH2CH2CHv么 - x ii 乂 zn 乂 z ,y o o其中x、y是大于1的整数，x与y之比介于20:l至1:20间，例如17:3。该半结晶性聚酯系高分子可为聚对苯二酸丁二酯(poly (butylene terephthalate), PBT)，结构如下o~^OCH2CH2CH2CH20—^其中n是大于1的整数。本专利技术还提供一种具有形状记忆特性材料的制备方法，包含将一非6结晶性聚酯系高分子及一半结晶性聚酯系高分子进行一熔融混掺工艺。以下通过多个实施例及比较实施例，以更进一步说明本专利技术的方法、 特征及优点，'但并非用来限制本专利技术的范围，本专利技术的范围应以所附的权 利要求范围为基准。附图说明图1是实施例1至5所制备的具有形状记忆特性材料其玻璃转化温度 及PETS含量的关系图。图2是实施例1至5所制备的具有形状记忆特性材料在多次测量下其 形状记忆恢复率关系图。具体实施例方式本专利技术是一种，与传统化学合成 方式制备出具有特定结构的形状记忆材料的方法相比，可大幅降低成本及 工艺的复杂度。另外，与传统物理混掺制备具有形状记忆特性材料的方法 相比，本专利技术通过一系列的实验，研究出以聚酯系高分子代替习知用来进 行物理混掺的高分子材料，以降低成本。值得注意的是，本专利技术所提供的 具有形状记忆特性材料，除了可通过改变混掺的比例来调控其形状记忆的 启动温度外，特别的是具有一般物理混掺文献所没有提及的高形状记忆恢 复率(>90%)。以下，是显示符合本专利技术所述的具有形状记忆特性材料及其制备程序 的较佳实施例，用以进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有形状记忆特性材料，其特征在于，包含：　一掺合体，其中该掺合体是一非结晶性聚酯系高分子及一半结晶性聚酯系高分子经由一熔融混掺工艺所得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡育勋，吴建邦，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[]