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郑州大学工程塑料研究室MRC:基于长碳链尼龙1212的多重/可逆双向形状记忆聚(氨酯-脲-酰胺)弹性体
来源: AdvancedScienceNews| | 作者:碳谷集团 | 发布时间: 2022-11-14 | 23 次浏览 | 分享到:
郑州大学工程塑料研究室采用反应共混方法制备了一种新型形状记忆聚合物,即基于长碳链尼龙1212的半结晶型聚(氨酯-脲-酰胺)嵌段共聚物(PUUAs)。该材料具有优异的多重、可逆双向和高温形状记忆效应,在高温柔性传感器、智能机器人和航空航天设备等领域具有广阔的应用前景。

       创新点:郑州大学工程塑料研究室采用反应共混方法制备了一种新型形状记忆聚合物,即基于长碳链尼龙1212的半结晶型聚(氨酯-脲-酰胺)嵌段共聚物(PUUAs)。该材料具有优异的多重、可逆双向和高温形状记忆效应,在高温柔性传感器、智能机器人和航空航天设备等领域具有广阔的应用前景。

      关键词:长碳链尼龙1212,聚(氨酯-脲-酰胺)弹性体,多重形状记忆,可逆双向形状记忆

      形状记忆聚合物(SMPs)作为一种智能高分子材料,具有响应速度快、回复力强、形变样式多和重量轻等优点,近几年受到学术界和工业界的广泛关注。SMPs可以通过一些非共价相互作用固定临时形状,然后在外部刺激(如光、热、电、磁、溶剂等)下恢复到初始形状。通常,热致形状记忆效应可以通过利用聚合物材料中微相分离的结晶/熔融温度和玻璃转变温度来实现。目前,大多数SMPs难以同时实现多重和可逆双向形状记忆效应,且开关温度较低,不能满足更多复杂形状变换的应用场景。


      在前期研究工作的基础上,郑州大学工程塑料研究室开发了一种基于长碳链尼龙1212的新型形状记忆聚(氨酯-脲-酰胺)弹性体(PUUAs)。与聚氨酯、聚乙烯等相比,PUUA具有较宽的温度记忆范围,优异的耐磨性和抗疲劳性。此外,PUUA具备多个形状记忆转变温度,具有实现多重和可逆双向形状记忆效应的潜力。这些优点将为开发高性能SMPs材料提供新的方向。尼龙1212作为固定相赋予材料以刚性,聚四氢呋喃(PTMEG)作为可逆相提供良好的回弹性,因此,PUUAs体现出“刚柔并济”的特性。PUUAs具有两个结晶/熔化温度和一个玻璃化转变温度,这赋予了PUUAs多重和可逆双向形状记忆效应。其中,物理交联的PUUA表现出优异的双重、三重形状记忆效应,化学交联的cPUUA则进一步表现出四重形状记忆效应。此外,PUUA和cPUUA均具有可逆双向形状记忆效应,而且cPUUA可以实现更高温度(高达165°C)的形状记忆效应,这使其适合于更复杂和多变的应用场景。


      郑州大学工程塑料研究室/河南省先进尼龙材料及应用重点实验室一直致力于长碳链尼龙、半芳香尼龙、尼龙弹性体等特种尼龙新材料的制备,结构与性能研究,以及相应工业化技术开发。在国内率先开展了长碳链尼龙、耐高温半芳香尼龙及热塑性聚酰胺弹性体的研究开发工作,为高性能工程塑料增添了新品种。本论文的研究结果拓展了热塑性聚酰胺弹性体的功能化应用。郑州大学工程塑料研究室/河南省先进尼龙材料及应用重点实验室博士研究生李震为本文的第一作者,付鹏副教授和张袁铖博士为本文的共同通讯作者。