形状记忆高分子课件.ppt

《形状记忆高分子课件.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、形状记忆分子（SMP）形状记忆高分子（SMP）目录形状记忆高分子简介1高分子的形状记忆特性及基本原理2形状记忆高分子的类别及应用3展望4一形状记忆高分子的简介热收缩套管紧固销钉容器衬里形状记忆高分子（shapemomorypolymerSMP）是一种新型的功能高分子材料，它同时具有塑料和橡胶的特性。SMP就是运用现代高分子物理学理论和高分子合成改性技术，对通用高分子材料进行分子组合和改性获得的一类高分子材料，聚乙烯，聚异戊二烯，聚酯，聚酰胺，聚氨酯等高分子材料进行分子设计及分子结构的调整，使它们在一定的的条件下，被赋予一定

2、的形状（起始态）。如果外部环境以特定的方式和规律再次发生变化，它们便可逆的恢复起始态。即完成：的循环。促使SMP完成上述循环的外部条件有热能，光能，电能和声能等物理因素以及酸碱度，螯合反应和相转变反应等化学因素。所以根据实现记忆功能的条件不同，SMP分为热致SMP，光致SMP，电致SMP，化学感应SMP四种。记忆起始态固定变形态恢复起始态二形状记忆高分子的分类(1)热致SMP是一种在室温以上变形，并能在室温固定变形且可长期存放，当升温至某一响应温度时，制件能很快回复初始形状聚合物。广泛用于医疗卫生，体育运动，建筑，包装等领

3、域。(2)电致SMP是一种热致形状记忆功能分子材料与具有导电性能物质（如导电炭黑，金属粉末及导电高分子等）混合的复合材料。该复合材料通过产生的电流使体系温度升高，致使形状回复，所以既具有导电性能，又具有良好的形状记忆功能。(3)光致SMP是将某些特定的光致变色基团（PCG）引入高分子的主链和侧链中，当受到紫外光照射时，PCG发生光异构化反应，使分子链的状态发生显著的变化，在宏观上材料表现为光致形变；光照停止时，PCG发生可逆的光异构化反应，分子链的状态回复，材料也恢复原状。该材料可作印刷材料，光记录材料药物缓释剂等。(4)

4、化学感应型SMP是利用材料周围介质性质的变化来激发材料的变形和形状回复。常见的化学感应方式有pH值的变化，平衡离子置换，螯合反应，相转变反应和氧化还原反应等。该材料用于蛋白质或酶的分离膜，“化学发动机”等特殊领域。二高分子的形状记忆特性及基本原理1形状记忆聚合物的相结构形状记忆聚合物都有两相结构SMP可以是组分单一的聚合物，也可以是软化温度不同，但相容性良好的两种组分的共聚物或混合物记忆起始形状的固定相交联结构部分结晶结构玻璃态超高分子链的缠绕等随温度变化能可逆地固化和软化的可逆相产生结晶与结晶可逆变化的部分结晶相发生玻璃

5、态和橡胶态可逆转变的相结构2形状记忆过程3产生记忆效应的内在原因需要从结构上进行分析。由于柔性高分子材料的长链结构，分子链的长度与直径相差十分悬殊，柔软而易于互相缠结，而且每个分子链的长短不一，要形成规整的完全晶体结构师很困难的。LT>Tg或T>TmL+L’TTg或T>TmL变形固定恢复L：样品原长L’：变形量这些结构特点就决定了大多数高聚物的宏观结构均是结晶和无定形两种状态的共存体系。如PE，PVC等。高聚物未经交联时，一旦加热温度超过其结晶熔点，就表现为暂时的流动性质，观察不出记忆特性；高聚

6、物经交联后，原来的线性结构变成三维网状结构，加热到其熔点以上是，不再熔化，而是在很宽的温度范围内表现出弹性体的性质，如下图所示。高分子材料具有记忆效应的先决条件是由链段运动所产生的高弹形变。在玻璃态状态中，分子链段是冻结的，表现不出记忆效应。当T升高到玻璃态化温度以上时，运动单元得以解冻，开始运动，受力时，链段很快伸展开来；外来去除后，又恢复形状，表现出记忆效应。高弹形变是靠大分子构象的改变来实现的，当构象的德改变跟不上应力的变化的速度输则出现滞后现象形变常落后于应力的变化，当应力达到最大值是，形变尚未达到最大值，当应力变

7、小时，形变才达到最大值，这就使人们有时间将形变有效的冻结起来。例如将一个赋型的高分子子材料加热到高弹态，并施加应力使高弹态产生形变，在应力未达到平衡时，使用骤冷的方式是高分子链结晶或变到玻璃态，这尚未完成的可逆形变必然以内应力的形式被冻结在大分子链中。如果将高分子材料在加热到高弹态，这是结晶部分熔化，高分子链段运动重新出现，那么为完成的可逆形变将在内应力的作用下完成。在宏观上就导致材料自动恢复到原来的状态，这就是形状记忆效应的本质。4形状记忆聚合物材料必须具备的条件：a：具有比例适当的结晶和无定形的两相结构；b：在Tg或T

8、m以上的较宽温度范围内呈现高弹态，并具有一定的强度；c：在较宽的环境温度条件下具有玻璃态，保证在贮存状态下的冻结应力不会释放。例如天然橡胶等弹性体，因其在使用温度环境下已呈高弹态，而无法冻结并保持其拉伸后的应力，因而不能作为形状记忆材料而只能作为弹性体使用。5热致感应型形状记忆高分子（1）（2）热致感应