曾躍民,嚴灝景,胡金蓮
隨著對高分子結構和特性認識的深化,以及高分子合成技術的發展,使高分子材料通過分子設計得到預期的結構和性能成為現實。形狀記憶高子材料就是運用現代高分子物理學和高分子合成及改性技術,對通用高分子材料組合和改性,使它們同時是具備塑料和橡膠的共性,在常溫范圍內具有塑料的性質,即硬性、形狀穩定恢復性;同時在一定溫度下(所謂記憶溫度下)具有橡膠的特性,主要表現為材料的可變形性和形狀恢復性,也就是材料的記憶功能。
形狀記憶聚氨酯是熱致敏高分子記憶材料,是由兩種不同玻璃化溫度的高分子組分聚合而成的嵌段共聚物,由于一個分子中的兩種(或多種)組分不能完全互容導致了相的分離,大部分非極性低熔點軟段與極性高的硬段相互排斥和熱力學的不相容導致兩相之間的分離,同時形成了共價鍵鍵合的微相區,又因為它們是以化學鍵相聯結的,分離必然受到限制,因此得到三極結構的形態,即軟段區、硬段區以及軟硬段混容區。柔性的軟段區(也稱可逆相)能產生很大的形變,而在硬段區(也稱固定相)內,分子被其相互間的物〖LL〗理交聯作用所固定,由于軟硬段的共價偶聯而抑制了鏈的塑性移動,從而產生了回彈性。軟段在室溫范圍內可以是結晶的,或玻璃化轉變溫度須高于室溫,即具有塑料的特性;當溫度升到軟段的高彈態或結晶熔點時,軟段的微觀布朗運動加劇而易產生形變,但硬段仍于玻璃態或結晶態,阻止分子鏈產生滑移,抵抗形變,從而產生回彈性,即記憶性,而當溫度下降到其玻璃態時,形變被“凍結”固定下來。
聚合物經過一次成型(高于Tg2為固定相玻璃化溫度,Tg1為可逆相玻璃化溫度條件下)得到初始形態(大分子的原始關系被記憶),進而在高于Tg1而低于Tg2時進行二次成型,使其僅僅發生分子鏈自身形態的物理變化(大分子之間不發生相對位移),并保持該形狀到Tg1以下“凍結”。在具體的使用時,制品的使用溫
當前聚氨酯在紡織中主要應用于織物的涂層,采用形狀記憶聚氨酯能使制品的透濕透氣性可以根據溫度控制,最大程度滿足穿著者舒適性的要求,合成皮革的可擦傷恢復性,織物的抗皺性能(形狀記憶整理)、服裝的袖口、衣領的保形性等都可以通過其形狀記憶功能來改善。
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