摘 要

形状记忆聚合物是一种新型功能高分子材料，它可以在一定条件下被赋予一种临时形状，然后在外界条件作用下又回复到初始形状。为了制备具有近红外光响应的形状记忆聚合物材料，本论文对近红外光响应的稀土有机配合物与形状记忆聚合物体系进行复合。其主要分为两个部分，第一部分以乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）和Yb(TTA)2AAPhen为主要原料，因为Yb(TTA)2AAPhen具有光热效果，所以可以通过紫外交联，合成光响应形状记忆聚合物；另一部分将乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）与Nd(TTA)2AAPhen为主要原料，同样的由于粉体Nd(TTA)2AAPhen具有光热效果，通过紫外交联制备聚合物。旨在研究不同近红外光强度对两类聚合物的温度和形状记忆回复的影响。实验结果表明，当近红外激光强度的增大和填料用量的增多，EVA/Yb(TTA)2AAPhen聚合物和EVA/ Nd(TTA)2AAPhen聚合物能达到的平衡温度都升高，且升温速率也增大，同时，相对应的形状回复率及形状回复速率都有所提高。两类聚合物在其熔融温度以上都体现出良好的形状记忆效应。

关键词：形状记忆聚合物 近红外光 光热转换

Abstract

The shape memory polymer is a novel functional polymer material that can be given a temporary shape under certain conditions and then back to the initial shape under external conditions. In this paper, the rare earth organic complexes with the near-infrared light were combined with the shape memory polymer system to prepare the shape memory polymer material with near infrared light response. This paper is divided into two parts. In one part, poly[ethylene-ran-(vinyl acetate)] (EVA) and Yb(TTA)₂AAPhen as the main raw material, Since Yb(TTA)₂AAPhen has a photothermal effect, it is possible to synthesize a light-responsive shape memory polymer by UV cross-linking. In the other part, poly[ethylene-ran-(vinyl acetate)] (EVA) and Nd(TTA)₂AAPhen as the main raw materials, and also because of the photothermal effect of Nd(TTA)₂AAPhen, the polymer was prepared by UV cross-linking. The aim of this study was to investigate the effects of different near - infrared light intensity on the temperature and shape memory recovery of two types of polymers. The results show that the equilibrium temperature of EVA / Yb(TTA)₂AAPhen polymer and EVA / Nd(TTA)₂AAPhen polymer increases with the increase of near infrared laser intensity and the amount of filler, and the heating rate increases Large, at the same time, the corresponding shape recovery rate and shape recovery rate has increased. Both types of polymers exhibit good shape memory effects above their melting temperatures

Key words: Shape memory polymer; near-infrared (NIR) light; photothermal conversion

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 形状记忆聚合物简介 1

1.1.1 形状记忆聚合物的研究背景 1

1.1.2 形状记忆聚合物的应用 1

1.2 形状记忆聚合物的效应原理分类 2

1.2.1 热致形状记忆聚合物 2

1.2.2 电致形状记忆聚合物 2

1.2.3 光致形状记忆聚合物 3

1.2.4 磁致型形状记忆聚合物 3

1.2.5 化学感应型形状记忆聚合物 3

1.3 热致形状记忆聚合物反应机理 4

1.4 制备此聚合物的主要原材料的研究 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验原料及仪器设备 6

2.1.1 实验原料 6

2.1.2 实验仪器及设备 7

2.2 粉体光热效果探索实验 7

2.2.1 稀土有机配合物粉体的制备 7

2.2.2 稀土有机配合物粉体的光热效果测试 8

2.3 EVA-稀土有机配合物粉体复合膜的制备 8

2.3.1 EVA-稀土有机配合物粉体复合膜的制备 8

2.3.2 EVA-稀土有机配合物粉体复合膜样品的紫外固化 9

第三章 结果与讨论 11

3.1稀土有机配合物粉体的表征 11

3.1.1 Yb（TTA）2AAPhen和Nd（TTA）2AAPhen的结构和性质 11

3.1.2稀土有机配合物粉体的光热效应 12

3.2 EVA-稀土有机配合物粉体复合膜结构性能的表征 14

3.2.1 形貌特征 14

3.2.2 EVA-稀土有机配合物粉体复合膜光热效应 15

3.2.3 EVA-稀土有机配合物粉体复合膜形状记忆效应 16

第四章 结论 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 绪论

1.1 形状记忆聚合物简介

1.1.1 形状记忆聚合物的研究背景

当形状记忆聚合物外在的环境发生变化时，其内部温度，形状和其他属性能够相对应的发生改变，因此这种良好的智能型的应用受到了科学研究者和各个国家的广泛关注，相比于传统的金属基和陶瓷基形状记忆材料，形状记忆聚合物主要有以下几个方面的优势：(1)在外界条件刺激下，临时形状与初始形状有着很大的变化；(2)生物相容性好，可自降解；(3)质量轻，比强度、比刚度较高；(4)驱动方式实现途径多；(6)可设计能力强，易加工，易与制造结构复杂的产品^[2]。

1.1.2 形状记忆聚合物的应用

作为一种比较前沿的材料，目前形状记忆聚合物已经被大量应用于多个领域。

在航空航天领域的应用；在载人航天领域，当航天器的质量越小时，航天器的运载能力越强，正因为形状记忆聚合物的密度远远小于其他智能材料的密度，所以在航天器上使用形状记忆聚合物可以使得运载能力增强。此外，形状记忆聚合物可以作为自折叠材料，用于机器人的执行和传感器的制造，也可以用于航空航天中太阳能电池翼上。

生物医学上的应用；形状记忆聚合物可以用来设计各种微型的医疗器材制品，这种制品可以被植入在人体血管里，当人体血管里的血液由于阻塞物不能流动畅通，这种微型的医疗器材可通过其智能化，清除血管内的阻塞物，则是一种防止血管阻塞的智能型器材。有一种智能的微型医疗器材，是一种形状记忆聚合物制作的，当血管破裂时，以一种临时的形状安装在受损血管处，然后通过一定方法使其回复到初始形状，这样使得破损处被补好，因此具有良好的止血功能，后续因为该种材料可以降解，当血管自我修复完善后，通过另一种特殊的生理药水使其快速降解，则是一种新型的用来止血的智能医疗器材。在手术时，可将一种具有形状记忆效果的高分子材料作为手术缝合线，这种高分子材料在相转变温度以上处于一种临时的伸长形态，发生了取向，当温度降到相变温度以下，这种临时的拉伸形状被固定，当缝合好后，再将纤维升温到相转变温度以上，此时分子链发生解取向运动，从而使得纤维收缩到原来的形状，更加使得组织贴合紧密，从而加快组织自我修补时间，而且这种纤维由于有着良好的相容性，可降解性，在将来这种手术缝合线将会被大量使用。