智能高分子材料讲解ppt课件.ppt

《智能高分子材料讲解ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、8.5形状记忆聚合物(SMP)ShapeMemoryPolymer形状记忆聚合物(SMP)具有初始形状的聚合物制品经形变固定后，通过加热等外部刺激手段的处理又可恢复初始形状的聚合物。优点：形变量大、形变加工方便、形状恢复温度易于调整、电绝缘性和保温效果好、不生锈、易着色、可印刷、质轻、耐用、价格低廉。缺点：强度低、形变恢复驱动力小、刚性和硬度低、稳定性差、性能易受外部环境的物理、化学因素的影响，易燃烧、耐热性差、易老化、使用寿命短。8.5.1形状记忆聚合物(SMP)引发形状记忆效应的外部环境因素：物理因素：热能、光能、电能

2、和声能等；化学因素：酸碱度、螯合反应和相转变反应等。螯合反应：螯合反应就是多齿的配位或者说络合反应。螯合剂是多齿的配位剂。多齿的意思就是一个配位剂可以与中心离子形成两个及以上的配位键。常见的螯原子主要是N,O和S。具体的例子附在图片里面了。例子是一个NN型螯合物高分子结构特点高分子聚合物由相对分子质量小的化合物分子相互结合成相对分子质量大的高分子化合物的反应（聚合反应）交联缠结高分子结构特点晶态和玻璃态高分子结构特点记忆响应机理分类热致SMP：研究最多，达到应用电致SMP光致SMP化学感应SMP热致形状记忆高分子种类聚烯烃

3、类：耐高温耐腐蚀场合聚酯类：耐热耐化学药品-医用聚氨酯类：建筑医学8.5.2热致SMP在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，能很快回复初始形状的聚合物。两相结构：固定相＋可逆相固定相：聚合物交联结构或部分结晶结构，在工作温度范围内保持稳定，用以保持成型制品形状即记忆起始态。可逆相：能够随温度变化在结晶与结晶熔融态（Tm）、或玻璃态与橡胶态间可逆转变（Tg），相应结构发生软化、硬化可逆变化——保证成型制品可以改变形状。(1)热成形加工：将粉末状或颗粒状树脂加热融化使固定相和软化相都

4、处于软化状态，将其注入模具中成型、冷却，固定相硬化，可逆相结晶，得到希望的形状A，即起始态。（一次成型）形状记忆过程加热(2)变形：将材料加热至适当温度(如玻璃化转变温度Tg)，可逆相分子链的微观布朗运动加剧，发生软化，而固定相仍处于固化状态，其分子链被束缚，材料由玻璃态转为橡胶态，整体呈现出有限的流动性。施加外力使可逆相的分子链被拉长，材料变形为B形状。加热(3)冻结变形：在外力保持下冷却，可逆相结晶硬化，卸除外力后材料仍保持B形状，得到稳定的新形状即变形态。(二次成型)此时的形状由可逆相维持，其分子链沿外力方向取向、冻

5、结，固定相处于高应力形变状态。加热(4)形状恢复：将变形态加热到形状回复温度如Tg，可逆相软化而固定相保持固化，可逆相分子链运动复活，在固定相的恢复应力作用下解除取向，并逐步达到热力学平衡状态，即宏观上表现为恢复到变形前的状态A。加热将其冷却到可逆相结晶硬化的温度以下，材料保待A形状。加热——SMP没有双程记忆效应热致形状记忆反应过程简图8.5.3光致SMP一定方式引入光致变色基团，光照时候，基团发生异构反应传递给侧链，引发宏观变形，光照取消后，可逆反应8.5.3光致SMP8.5.3光致SMP热致SMP与SMA的形状记忆效

6、果比较：(1)SMA的形变量低，一般在l0％以下，而SMP较高，形状记忆聚氨酯和TPI均高于400％。(2)SMP的形状恢复温度可通过化学方法调整；如形状记忆聚氨酯的恢复温度范围为30－70℃，具体品种的SMA的形状恢复温度一般是固定的。(3)SMP的形状恢复应力一般均比较低，在9.81－29.4MPa之间，SMA则高于1471MPa。(4)SMA的重复形变次数可达104数量级，而SMP仅稍高于5000次，故SMP的耐疲劳性不理想。(5)目前SMP仅有单向记忆功能，而SMA己发现了双向记忆和全程记忆功能。SMA和SAP比较

7、（2）SMP的种类聚降冰片烯（polynorbornene）商品名：NORSOREX(诺索勒克斯)平均分子量：300万以上，比普通塑料高100倍；Tg：35℃，接近人体温度。室温下为硬质，固化后环境温度超过40℃时，可在很短时间恢复原来的形状，且温度越高恢复越快，适于制作人用织物。属于热塑性树脂，可通过压延、挤出、注射、真空成型等工艺加工成型；强度高，具有减震功能；具有较好的耐湿气性和滑动性。苯乙烯—丁二烯共聚物商品名：阿斯玛。加工成形容易，形状恢复速度快，常温时形状的自然回复极小；有良好的耐酸碱性和着色性，易溶于甲苯等溶

8、剂，便于涂布和流延加工，且粘度可调；形变量可高达400％，重复形变可达200次以上；缺点：恢复精度不够高。固定相：高熔点(120℃)的聚苯乙烯(PS)结晶部分;可逆相：低熔点(60℃)的聚丁二烯(PB)结晶部分；反式聚异戊二烯(TPI)聚氨酯聚酰胺聚氟代烯烃等。（3）形状记忆聚合物的应用(i)异型管接合