形状记忆型高分子材料

    形状记忆型高分子材料 : 功能性高分子材料之一。形状 记忆型高分子材料是指高分子材料在受热、受 力时其形状发生变化,冷却,或作用力消失后, 被固定,当再度受热、受力时,这种材料又会恢 复到原始的状态。例如在一定的高温下,如果成 为某种形状,这种形状被记忆,在室温下,成为 自由的形状保存后,由于室温有少许升高,则以 前记忆的形状就会再现,像这样因温度的变化, 而形状被记忆及可恢复的高分子材料,称为温 敏(温度响应)形状记忆高分子材料。高分子的 这种性能,是高分子材料内部结构和分子运动 的反映。这种形状记忆功能是由维持成品形状 的固定相和随温度变化而发生软化⇄硬 化的可逆相组成。固定相用来记忆成型时的最 初状态(A态),可逆相则保证成品可以改变原来 的A态而转变为另一种状态(B态)。固定相阻止 分子间的相对移动,起记忆原始形状的作用;可 逆相起二次加工成型的作用。固定相和可逆相 具有不同的软化温度。固定相和可逆相可以是 聚合物的交联结构、部分结晶结构、聚合物玻 璃态或超高分子链的缠绕等。可以是晶态,也 可以是非晶态。根据温度不同,晶态可以在晶 态⇄熔融态之间转变。如果是非晶态,随着温 度的不同,可以在玻璃态 ⇄橡胶(又称高弹 态)之间转变。
形状记忆高分子材料的加工一般包括: 一 次成型(记忆形状)、二次成型(制品变形)及三次 成型(形状恢复)三个阶段。一次成型时,将材料 加热至固定相和可逆相均处于软化状态的温 度;材料开始冷却,可逆相仍为软化状态,而固 定相硬化,材料成为A形;材料继续冷却,可逆相 进一步硬化,整个材料成为A形(一次成型品)。 二次成型(制品变形)包括以下阶段: 将材料加 热至可逆相的软化温度(该温度低于一次成型 温度),使可逆相软化,而固定相仍呈硬化态,材 料仍维持A形;对材料施加外力,使材料取向变 形,成为B形;材料冷却,可逆相硬化,迫使整个材 料成为B形。三次成型(形状复原)包括以下阶段: 材料加热至可逆相软化温度,可逆相软化,解除外 力,可逆相B形变为A形;材料冷却,可逆相硬化,材 料成为一次成品状态。可以通过交联,使许多高分 子聚合物有形状记忆的功能,如: 聚降冰片烯[1]、 反-1,4-聚异戊二烯[2]、苯乙烯丁二烯共聚 物[3]、聚氨酯A[4]、聚氨酯B[5]以及乙酸乙烯- 乙烯共聚物、乙烯-丁二烯共聚物、环氧丙烷- 烯丙基缩水甘油醚共聚物等。除这样的高分子 材料外,下述高分子材料,经过适当处理,也可 用作形状记忆高分子材料: 如聚酰胺、聚氯乙 烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁二烯嵌段共聚 物、聚己酸内酯和乙交酯及丙交酯等。
[1]形状记忆温度小于150℃,形状恢复温 度35℃。白色。相对密度0.96。玻璃转变点约 160℃。相对分子质量30万～400万。

[2]白色结晶。相对密度0.96。形状记忆温 度小于150℃。形状恢复温度67℃。结晶变态。

[3]白色结晶。相对密度0.97。形状记忆温度 120℃以下。形状恢复温度60～90℃。结晶变态。

[4]白色透明固体。相对密度1.20。形状记 忆温度200℃左右。形状恢复温度30～60℃。

[5]白色透明固体。相对密度1.20。形状记 忆温度140～170℃。形状恢复温度50℃以上。

用途: 热收缩套管、容器外包装、容器衬 里、紧固螺钉、医用器材、玩具材料、汽车部件、 餐具、装饰物及文教用品。