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智能热敏聚合物是一种能够对外界温度的变化预定响应的高分子材料。该类聚合物制品经过形变并固定后,在特定的外界条件——热刺激下能自动回复到初始形状。聚降冰片烯、反式1,4-聚异戊二烯、苯乙烯2丁二烯共聚物、交联聚乙烯、聚氨酯以及含氟高聚物、聚己内酯、聚酰胺等高聚物均具有形状记忆功能。
这类高分子一般可看作二相结构即由记忆起始形状的固定相和随温度变化可逆地固定与软化的可逆相组成。可逆相为物理交联结构,如Τm较低的结晶态,Τg较低的玻璃态,而固定相可分为物理交联结构和化学交联结构,以物理交联结构(即Τm或Τg较高的一相在较低温时形成的分子缠绕)为固定相的形状记忆高分子材料称为热塑性形状记忆高分子。以化学交联结构为固定相的形状记忆高分子称为热固性形状记忆高分子。对于热固性形状记忆高分子材料的制备,首先将聚合物加温到Τm以上和交联剂共混,接着在模具里进行交联反应并确定一次形状,冷却结晶后即得到初始状态。再次加热到Τm以上施加外力使之变形,分子链在外力作用下发生取向,维持外力冷却到室温得到二次成型形状,即变形态,去掉外力后变形态在室温可长期存放,当再次加热到Τm以上时分子链在熵弹性作用下发生自然卷曲从而发生形状回复,记忆一次形状。而热塑性SMP实质上是由Τm或Τg较高的相态一和Τm或Τg较低的相态二构成,相态一在其转变温度以下分子组装成物理交联结构,从而也可发生熵弹性的回复记忆初始形状。
热敏形状记忆聚合物经过形变并固定后,在设定的温度下能自动回复到初始形状。利用这一特性,热敏形状记忆材料在生物医学、纺织服饰、玩具、包装、国防军工等领域显示了广阔的应用前景。
在纺织工业上,聚氨酯形状记忆材料可用于植被防水保暖透湿织物,可用于抗皱、免烫、定型多功能的织物整理,可用于将形状记忆聚氨酯制备成乳液,并将其用于织物的整理或层压膜,除此之外,形状记忆聚氨酯可通过溶液湿法或熔融纺丝制备形状记忆纤维,从而制备出多重具有形状记忆的功能纺织品,比如:医学固形材料、运动护套、人造头发、缝合线等。
在生物医学上,形状记忆聚氨酯赋形、固形、形状回复方便,其形状记忆触发温度易于调节,在牙科矫形材料、骨科矫形材料获得了广泛的应用。此外,形状记忆材料还可以用作血管封闭材料,止血钳,医用组织缝合器材等。