第五章 形状记忆高分子_智能高分子ppt课件.ppt

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1、第五章形状记忆高分子ShapeMemoryPolymer（SMP）形状记忆高分子概述12其他种类形状记忆高分子34热致感应型形状记忆高分子形状记忆高分子材料的应用形状记忆高分子优缺点及发展趋势5引形状记忆合金1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。形

2、状记忆合金的应用1969年，镍--钛合金的“形状记忆效应”首次在工业上应用。人们采用了一种与众不同的管道接头装置。镍钛合金转变温度40℃。应用：军用飞机液压系统接头1970以来美国海军飞机几十万个接头未失效过形状记忆合金接头形状记忆合金的原理形状记忆合金的原理热弹性马氏体相变时伴随形状的变化。形状记忆合金的原理影响因素除温度外，还有电磁等因素。在纺织面料上的应用英国防护服装研究机构，研制出了一种用于防烫伤的服装，就是应用了形状记忆钛镍合金纤维。首先将形状记忆钛镍合金纤维加工成宝塔式螺旋弹簧状，然后再进一步加工成平面状，最后固定在服装面料内。当这种

3、服装表面接触高温时，形状记忆纤维的形变被触发，纤维迅速由平面状变化成宝塔状，在两层织物内形成很大的空腔，使高温远离人体的皮肤，从而防止烫伤的发生。这种服装在消防救火方面大有用武之地。意大利一家纺织品公司，开发的智能化衬衣，是利用形状记忆钛镍合金纤维与合成纤维锦纶交织的方法。其织物纱线的设计比例为：五根锦纶丝配一根形状记忆钛镍合金丝。当你所处的周围环境温度升高时，这种智能衬衣的袖子会自动卷起。而且这种衬衣还不怕起皱，即使揉成乱糟糟的一团，用电吹风一吹，马上就能复原，甚至于人的体温也可以自动将其"熨平"。形状记忆材料1.概述形状记忆高分子（SMP）

4、材料是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始形状并固定后,通过外界条件（如热、光、电、化学感应）等的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。1.1定义：1.2SMP发展概况英国科学家A.charlesby在其著作《原子辐射及其聚合物》一书中提到了辐射交联聚乙烯的形状记忆现象。20世纪60年代20世纪70年代美国宇航局意识到这种形状记忆效应在航天航空领域的巨大应用前景。于是重新启动了形状记忆聚合物的相关研究计划。1984年法国CDFChimie公司开发出了一种新型材料聚降冰片烯，该材料的分子量很高（300万以上），是一种典型的热致型形状记忆聚

5、合物1988年日本的可乐丽公司合成出了形状记忆聚异戊二烯。同年，日本三菱重工开发出了由异氰酸酯，多元醇和扩链剂三元共聚而成的形状记忆聚合物PUR。1989年日本杰昂公司开发出了以聚酯为主要成分的聚酯--合金类形状记忆聚合物。1.3SMP分类及记忆原理SMP记忆过程：起始态固定变形态恢复起始态引发形状记忆效应的外部环境因素：物理因素：热能，光能，电能和声能等。化学因素：酸碱度，螯合反应和相转变反应等。1.3.1分类故根据记忆响应机理，形状记忆高分子可以分为以下几类:1）热致感应型SMP2）光致感应型SMP3）电致感应型SMP4）化学感应型SMP1.

6、3.2高分子的形状记忆过程和原理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。发生玻璃态和橡胶态可逆转变的相结构。1.形状记忆聚合物的相结构（热致感应型）2.产生记忆效应的内在原因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是很困难的。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。高聚物经交联后，原来的线性结构变成三维网状

7、结构，加热到其熔点以上时，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。3.形状记忆过程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2.热致感应型形状记忆高分子定义：在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，能很快恢复初始形状的聚合物。这类SMP一般都是由防止树脂流动并记忆起始态的固定相与随温度变化的能可逆地固化和软化的可逆相组成。2.1热致SMP形状记忆过程(1)热成形加工：将粉末状或颗粒状树脂加热融化使固定相和软化相都处

8、于软化状态，将其注入模具中成型、冷却，固定相硬化，可逆相结晶，得到希望的形状A，即起始态。（一次成型）以热塑性SMP为例加热A固定相软化