形状记忆聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能
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国家自然科学基金资助项目(21374012)


Preparation and Performance of Shape Memory Polyurethane Acrylates
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    摘要:

    先以二元醇(1,4-丁二醇(BDO))引发ε-己内酯(ε-CL)开环聚合得到不同相对分子质量的4种聚己内酯二醇软段,再与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)反应得到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。其中多元醇、二异氰酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1∶2∶2。将制得的PUA溶于N,N-二甲基甲酰胺制备60%的溶液,加入光引发剂后紫外光固化制得聚氨酯丙烯酸酯薄膜。用傅里叶变换红外光谱、核磁和凝胶渗透色谱进行聚氨酯丙烯酸酯的结构和组成表征,通过差示扫描量热法、热失重分析、动态力学热分析(DMA)、力学性能测试等对PUA薄膜进行性能分析。并使用DMA的应力控制模式表征其形状记忆效应,发现当软段相对分子质量超过2000时,PUA膜具有极好的形状固定率和回复率,均高达98%以上,具有良好的重复性能。

    Abstract:

    The ring-opening polymerization of ε-caprolactone (ε-CL) initiated with 1,4-butanediol (BDO) was used to make polyols as soft segment. Four polymers with various molecular weights were obtained by controlling mole ratio. They reacted with diisocyanate (HDI) and then hydroxyethyl methacrylate (HEMA) to get polyurethane acrylate (PUA) with a reagent ratio of n(polyol)∶n(diisocyanate)∶n(hydroxyethyl methacrylate)=1∶2∶2. PUA membrane was prepared by dissolving PUA pre-polymer in DMF (60%) added with PI184 photoinitiator and exposing to UV light. The structure and composition of polyurethane acrylates were characterized by attenuated total reflection Fourier transformed infrared spectrometer (ATR-FT-IR), 1H-NMR and GPC. Differential scanning calorimetry (DSC), thermo gravimetric analysis (TGA), dynamic thermo mechanical analysis (DMA) and mechanical properties testing were carried out to investigate the thermal and mechanical properties of PUA membranes. Their shape memory performance was analyzed by DMA (stress control mode). It is found that when the molecular weight of the soft segment exceeds 2000, the PUA membrane shows an excellent shape fixing rate and recovery rate (≥98%) with good repeatability.

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引用本文

任文惠,夏宇凡,孙一新,盛 扬,MarkBradley,张 嵘.形状记忆聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能[J].高分子材料科学与工程,2019,35(12):8-15.

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