基于聚乙二醇的湿致形状记忆织物的制备及性能
超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展
作者简介:周成飞(1958-),男,研究员,主要从事高分子功能材料及其射线改性技术研究。
收稿日期:2021-03-08超分子聚合物是指利用氢键、金属配位、π-π堆积及离子效应等合成的聚合物。
非共价键结合的超分子聚合物由于其特殊的结构及性能引起了广泛的关注[1~3]。
而形状记忆聚合物就是能够在界刺激下从一种或多种临时形状转变为预定形状,有4种基本类型:热致、电致、光致和化学感应型,在医疗、包装、建筑、玩具、汽车、报警器材等领域的应用[4~6]。
超分子聚合物和形状记忆聚合物的有效结合,就形成了超分子形状记忆聚合物这一新的研究方向。
本文主要就超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展作一介绍。
1 合成方法超分子形状记忆聚合物一般可包括氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物及离子效应超分子聚合物。
1.1 氢键作用利用氢键相互作用来制备超分子聚合物是超分子形状记忆聚合物的最重要方法。
Chen 等[7,8]曾以BINA 、HDI 和BDO 为原料合成了一系列含吡啶的超分子聚氨酯(PUPys )。
结果表明,在吡啶基元和氨基甲酸酯基团区域都存在不同的分子间氢键,并且,这种超分子聚氨酯具有良好的形状记忆效果,即有较高的形状固定度(>97%)和较高的形状恢复率(>91.7%)。
Chen 等[9]还用脲基嘧啶酮(UPy )二聚体合成了强四重氢键交联的聚乙烯醇(PVA )超分子网络。
研究发现,该材料表现出良好的热致和水致形状记忆性能,形状恢复率接近99%。
并且,在水和碱性溶液(pH 12)中或在低于120 ℃的温度下具有良好的稳定性。
另外,Kashif 等[10]还在3-氨基-1,2,4-三唑存在下,通过熔融共混两种半结晶马来酸酐化弹性体(马来酸酐化乙烯丙烯二烯橡胶和马来酸酐化聚乙烯辛烯弹性体)制备了形状记忆聚合物复合材料,在这两种弹性体之间形成超分子氢键相互作用。
结果表明,该共混物具有良好的形状记忆性能。
形状记忆聚氨酯的合成及其在织物中的应用
I
北京理工大学硕士学位论文
Abstract
In order to exploit ……. Key Words: shape memory properties; polyurethane; textile; synthesis; application
II
北京理工大学硕士学位论文
主要符号对照表
BIT
形状记忆聚氨酯的合成及其在织物中的应用
*** **** 年 * 月
中图分类号: TQ028.1 UDC分类号: 540
形状记忆聚氨酯的合成及其在织物中的应用
作者姓名 学院名称 指导教师 答辩委员会主席 申请学位 学科专业 学位授予单位 论** 教授 工学硕士(博士) ***** 北京理工大学 **** 年 * 月
研究成果声明
本人郑重声明:所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进 行的研究工作获得的研究成果。尽我所知,文中除特别标注和致谢的地方 外,学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含 为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与 我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作 了明确的说明并表示了谢意。
【CN110028782A】一种形状记忆水性聚氨酯纤维素纳米晶复合材料及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910355538.7(22)申请日 2019.04.29(71)申请人 中国科学院长春应用化学研究所地址 130022 吉林省长春市人民大街5625号(72)发明人 周光远 梁全铎 姜敏 张强 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司 11227代理人 王洋 赵青朵(51)Int.Cl.C08L 75/08(2006.01)C08L 1/04(2006.01)C08G 18/75(2006.01)C08G 18/66(2006.01)C08G 18/48(2006.01)C08G 18/32(2006.01)C08G 18/34(2006.01)(54)发明名称一种形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料的制备方法,包括:A)将大分子二元醇加热脱水后与二异氰酸酯搅拌反应,得到第一预聚体;B)将第一预聚体与溶剂、小分子二醇扩链剂、亲水扩链剂、封端剂和催化剂反应得到第二预聚体;C)将第二预聚体与中和剂中和,再在去离子水中与二胺扩链剂反应,分散乳化后,脱去溶剂,得到形状记忆水性聚氨酯乳液;D)将纤维素纳米晶粉末分散液与形状记忆水性聚氨酯乳液混合,超声分散均匀,得到形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料。
本发明通过制备形状记忆水性聚氨酯,在将形状记忆水性聚氨酯与纤维素纳米晶的复合提高形状记忆水性聚氨酯的固定率和恢复率,进一步提高材料的力学性能。
权利要求书2页 说明书7页CN 110028782 A 2019.07.19C N 110028782A权 利 要 求 书1/2页CN 110028782 A1.一种形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料的制备方法,其特征在于,包括:A)将大分子二元醇加热脱水后与二异氰酸酯搅拌反应,得到第一预聚体;B)将第一预聚体与溶剂、小分子二醇扩链剂、亲水扩链剂、封端剂和催化剂反应得到第二预聚体;C)将第二预聚体与中和剂中和,,再在去离子水中与二胺扩链剂反应,分散乳化后,脱去溶剂,得到形状记忆水性聚氨酯乳液;D)将纤维素纳米晶粉末分散液与形状记忆水性聚氨酯乳液混合,超声分散均匀,得到形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料。
2013年天津市优秀博士、硕士学位论文名单(分单位)
附件2013年天津市优秀博士学位论文名单学位授予单位:南开大学附件2013年天津市优秀博士学位论文名单学位授予单位:天津大学附件2013年天津市优秀博士学位论文名单学位授予单位:天津科技大学附件2013年天津市优秀博士学位论文名单学位授予单位:天津工业大学附件2013年天津市优秀博士学位论文名单学位授予单位:天津医科大学附件2013年天津市优秀博士学位论文名单学位授予单位:天津中医药大学附件2013年天津市优秀博士学位论文名单学位授予单位:天津师范大学附件2013年天津市优秀博士学位论文名单学位授予单位:天津财经大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:南开大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:解放军军事交通学院附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津财经大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津城市建设学院附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津工业大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津科技大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津理工大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津美术学院附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津农学院附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津商业大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津师范大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津体育学院附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津外国语大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津医科大学附件2013年天津市优秀硕士学位论文名单学位授予单位:天津音乐学院—33—。
不同拉伸比的形状记忆纤维的制备及性能研究
04 . mm; 卷绕 辊和 拉伸 辊直径 均 为 9 m; c 喷丝 头拉 伸 比
为 负值 , 利 于成 型过程 的稳 定 , 生纤 维 的结 构也 比 有 初 较 均匀 ; 固浴 的 温度 控 制 在 ( 8 ) ; 进 剂 二环 凝 1 ±2 ℃ 促 己基 碳酰 亚胺 以交联 剂 质量 的 2倍 溶 于凝 固浴 中。原 液温 度保 持在 9 ℃下进 行 纺丝 , 在 纺丝 过 程 中在 6 0 并 5
形状记 忆初 生纤 维 , 究 了纤 维 的 结 晶结 构 与 形 状 记 研 忆性 能[ 。但 是经 纺 丝 成 形 后 的初 生 纤 维 , 6 ] 由于 结 构
其 中 , 为拉 伸 辊 的拉 伸 速度 , 为卷 绕 辊 的喂
丝速度 。为进行 比较 纺制 了纯 P VA纤 维 。P VA 的原 液浓度 为 1 , 9 ℃溶 解 搅拌 4 , 后 静置 保 温脱 5 于 6 h然 泡 2 。凝 固浴 为 硫 酸 钠 水溶 液 ( 0 ~4 0 / ) 温 度 h 4 0 1g L ,
公司, 使用 前经 过 提 纯 ; 它试 剂 均 为 分 析 纯 , 接 使 其 直
用。
用 电子单 纤 强力仪 测定 不 同拉 伸 比纤 维 的断 裂强
度 。试 样 长度 为 l mm, O 实验 环境 温度 2 ℃, 0 拉伸速 率
1 mm/ n 每组 样 品测量 6次后取 平均值 。 5 mi ,
一种低温度感应型形状记忆纤维及其制备方法[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610371045.9(22)申请日 2016.05.27(71)申请人 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司地址 523000 广东省东莞市松山湖高新技术产业工发区生产力大厦406(72)发明人 王文庆 (74)专利代理机构 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246代理人 连平(51)Int.Cl.D01F 8/02(2006.01)D01F 8/16(2006.01)D01F 1/10(2006.01)C08F 120/54(2006.01)(54)发明名称一种低温度感应型形状记忆纤维及其制备方法(57)摘要本发明提供一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法,包括以下步骤:将脱胶后的蚕丝经溶解透析后形成蚕丝蛋白水溶液,将蚕丝蛋白水溶液干燥膜后,再完全溶解于甲醇溶剂,真空抽滤去除甲醇,得到改性的再生蚕丝蛋白溶液,将水溶性聚氨酯预聚体加入再生蚕丝蛋白水溶液中,充分搅拌,再加入N-异丙基丙烯酰胺和胍类化合物,加热得到纺丝液,经湿法纺丝得到初生纤维,再经蒸汽处理得到低温度感应型形状记忆纤维。
该方法制备的形状记忆纤维的响应温度低,舒适性好,可以根据外界环境温度的变化调节织物与皮肤的接触紧度,继而调节皮肤的温度。
权利要求书1页 说明书4页CN 105970347 A 2016.09.28C N 105970347A1.一种低温度感应型形状记忆纤维,其特征在于:所述低温度感应型形状记忆纤维中包含蚕丝蛋白、聚氨酯和助剂,所述蚕丝蛋白为改性的再生蚕丝蛋白,所述聚氨酯为水溶性聚氨酯,所述助剂为N-异丙基丙烯酰胺和胍类化合物。
2.根据权利要求1所述的一种低温度感应型形状记忆纤维,其特征在于,所述改性的再生蚕丝蛋白为预结晶化的再生蚕丝蛋白,所述水溶性聚氨酯为磺酸型聚氨酯或者羧酸型聚氨酯。
3.一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将脱胶后的蚕丝经溶解透析后形成蚕丝蛋白水溶液,将蚕丝蛋白水溶液干燥形成蚕丝蛋白膜,再将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂,真空抽滤去除甲醇,得到改性的再生蚕丝蛋白溶液;(2)将水溶性聚氨酯预聚体加入步骤(1)制备的再生蚕丝蛋白水溶液中,充分搅拌,再加入N-异丙基丙烯酰胺和胍类化合物,加热反应得到纺丝液;(3)将步骤(2)制备的纺丝液经湿法纺丝得到初生纤维,初生纤维再经蒸汽处理得到低温度感应型形状记忆纤维。
热致形状记忆聚氨酯材料的研究与应用
热致形状记忆PUR材料的形变机理及影响因素分析 形状记忆PuR是由记忆起始形状的固定相(硬段)和随
温变化能可逆地固化和软化的可逆相(软段)组成。可逆相 一般由聚酯或聚醚等组成,呈物理交联结构[如熔融温度 (k)较低的结晶态,玻璃化转变温度(t)较低的玻璃态], 而固定相则由异氰酸酯链段构成;根据扩链剂的不同可分为 物理交联结构和化学交联结构,以物理交联结构(即咒或 t较高的一相在较低温时形成的分子缠绕)为固定相的称 为热塑性形状记忆PuR,以化学交联结构为固定相的称为热 固性形状记忆PUR。 将已赋形的PuR加热到热转变温度(瓦或t)以上时, PuR变软,在外力作用下,很容易变形,冷却这种变形,应力 被“冻结”在材料内,当变形的PUR再次加热到转变温度以 上时,材料的内应力被释放出来,分子链在嫡弹性作用下发 生自然卷曲从而发生形状回复,变形的PUR自动恢复到原 来的初始形状‘。”。 通过调节软、硬段含量和种类均可获得不同形状记忆性 能的PUR材料一“…。如在固定软段组成(结构相同、分子 量相同)和含量不变的情况下,调节硬段含量,当硬段含量增 加时,t升高,模量比降低,而软段区和硬段区的相容性增 加,即相分离的可能性变小,从而使材料的形状恢复率增大,
uu
纺织服装行业中的应用 利用形状记忆PuR涂层织物受温度控制这一特点,设
定响应温度在人体体温范围附近。由于形状记忆PuR分子 间隔会随体温的升高或降低而扩张或收缩,使得织物透气性 在低温(低于响应温度)时收缩,透气性低,起到保暖作用, 在高温(高于响应温度)时扩张,透气性高,起到散热作用; 同时由于涂层薄膜的孔径远远小于水平均直径,织物起到防 水效果,从而使织物在各种温度条件下都能保持良好的穿着
Ka跏yuki k,et
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聚乙烯醇基形状记忆复合材料研究进展
聚乙烯醇基形状记忆复合材料研究进展摘要:形状记忆复合材料快速发展,其中具有良好生物相容性的聚乙烯醇(PVA)基形状记忆复合材料受到广泛关注。
介绍了PVA基形状记忆复合材料的各类制备方法,包括物理共混法中的溶液浇铸法、循环冷冻解冻法、原位聚合共混法、物理嵌入法、层压复合法、共沉淀法及共混超临界干燥法等和化学交联方法,并详细讨论了上述制备方法的特点和研究进展。
在此基础上,详细评述了PVA基形状记忆复合材料应用在生物医学领域如药物缓释、组织工程支架及光致传感器等方面的研究工作和最新发展动态,指出发展多刺激响应型、多功能化的PVA 基复合材料是形状记忆复合材料的发展趋势,综合性能优异的PVA基形状记忆复合材料将在生物医用复合材料领域发挥重要作用。
关键词:聚乙烯醇;形状记忆;物理共混;化学交联;复合材料;医学应用0 引言形状记忆材料是一种能够被加工且固定到一个临时的形状,在外界合适的刺激下能够恢复其初始形状的材料,这种形状恢复现象被称为形状记忆效应[1-2]。
形状记忆材料分为形状记忆合金、形状记忆聚合物、形状记忆陶瓷、形状记忆胶体等[3],其中有关形状记忆聚合物的研究多以结构可设计、快速形变回复、多元驱动形状记忆性能为主题[4-7],常见的形状记忆聚合物有环氧树脂类[8]、聚氨酯类[9]、聚酯类[10-11]等,可应用于可逆粘合材料[12]、自紧手术缝合线[13]、药物缓释[14]、自我修复材料[15-16]、3D打印材料[17]和4D打印材料[3]等。
聚乙烯醇(PVA)大分子侧链含有丰富的羟基,化学活性高,容易发生交联反应。
PVA分子链经过化学交联或物理结晶区可形成三维网络作为形状记忆结构中的固定相,交联点之间的无定形区作为可逆相,从而获得热致形状记忆性能。
同时,PVA良好的吸水性及大量羟基侧基,使其易于与其他官能团结合改性,可以设计出多响应类型的形状记忆材料[18-19]。
然而PVA基形状记忆聚合物的力学性能差、形状回复应力小、响应方式单一等问题限制了其在多领域中的应用。
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文章编号:1001G9731(2015)15G15114G05基于聚乙二醇的湿致形状记忆织物的制备及性能∗师文钊1,2,邢建伟2,刘瑾姝2,陆少锋2(1.西安交通大学材料科学与工程学院,西安710049;2.西安工程大学纺织与材料学院,西安710048)摘㊀要:㊀采用分子量为1500的聚乙二醇(P E G 1500)㊁多元醇醚化2D树脂(L FG2)及催化剂M g C l2 6H2O制备湿致形状记忆织物.以织物浸水尺寸收缩率及干态形变回复率对湿致形状记忆性能进行表征,利用傅立叶G红外光谱仪㊁S E M对湿致形状记忆织物的F TGI R光谱及纤维表面形态分析,并对湿致形状记忆机理进行探讨分析.研究结果表明,P E G1500与纤维及树脂间形成了 C O C 化学交联,织物在浸水G烘干循环中浸水尺寸收缩率可达12%,干态形变回复率可达80%,有较好的湿致形状记忆性能;织物拉伸弹性及甲醛含量降低的同时,其抗起毛起球效果及吸湿性得到改善.关键词:㊀湿致形状记忆;聚乙二醇G1500;尺寸收缩率;形变回复率中图分类号:㊀T B34文献标识码:A D O I:10.3969/j.i s s n.1001G9731.2015.15.0221㊀引㊀言能自发对温度[1]㊁光[2]㊁p H值[3]及水[4]等外界刺激产生响应的形状记忆材料越来越受到人们的关注,并在纺织品㊁涂层材料等中得到广泛应用[5G6].其中湿致形状记忆材料是众多智能材料独特的一种,它具有遇水尺寸收缩㊁干态回复原尺寸的性能,可用于特殊服装面料及包覆材料中.聚乙二醇作为功能高分子材料目前被广泛应用于热致形状记忆材料[7]的研究中,其在湿致形状记忆材料中的应用鲜有报道.聚乙二醇分子链具有在遇水时由锯齿形长链转变为曲折形态的特性,分子链转变见图1.利用聚乙二醇与水分子形成氢键而使分子链发生较大形变的特性,李颖等[8]制备了具有湿敏形状记忆性能的针织物,优化出最佳制备工艺并阐述了产生形状记忆性能的机理.但其所用2D树脂存在严重甲醛释放问题,且研究中并未设计具体的形状记忆性能评价指标,没有对产生形状记忆性能的化学结构进行具体分析和表征.本文采用分子量为1500的聚乙二醇(P E G 1500)㊁多元醇醚化2D树脂(L FG2)及催化剂M g C l2 6H2O对1+1罗纹组织针织物进行整理,制备湿致形状记忆织物,建立评价湿致形状记忆织物的物理指标,对湿致形状记忆性能进行微观表征,并对织物的其他各项性能进行研究.图1㊀聚乙二醇分子链形变化[9]F i g1T h e c h a n g e o f P EG m o l e c u l a r c h a i n[9]2㊀实㊀验2.1㊀实验材料及试剂聚乙二醇(P E G),分子量为1500(P E G1500),分析纯,国药集团化学试剂有限公司;L FG2树脂(多元醇醚化2D树脂),工业纯,广州丰然化工有限公司;M g C l2 6H2O,分析纯,天津博迪化工有限公司.漂白的纯棉针织物(1+1罗纹组织,横密:75个线圈/5c m,纵密:85个线圈/5c m),无锡市天然纺织实业有限公司.2.2㊀湿致形状记忆织物的制备将漂白的纯棉织物浸于含30%(质量分数)P E G1500,15%(质量分数)L FG2树脂,3%(质量分数)M g C l2 6H2O的整理液中,二浸二轧,轧余率为100%,置于定型烘干机中100ħ预烘5m i n,再在150ħ焙烘3m i n,冷却至室温,水洗,晾干,即得湿致形状记忆织物.整理后织物增重率见表1.表1㊀整理后织物增重率T a b l e1A d dGo no f t r e a t e dk n i t t e d f a b r i c s样品编号整理液组成/%P E G1500L FG2树脂M g C l2 6H2O增重率/%S101535.18S21015314.89S33015337.24S4300333.96S53015025.75411512015年第15期(46)卷∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(51403169)收到初稿日期:2014G11G20收到修改稿日期:2015G01G10通讯作者:邢建伟,EGm a i l:x j w1123@s i n a.c o m作者简介:师文钊㊀(1986-),男,河南三门峡人,在读博士,师承邢建伟教授,从事纺织材料功能理论㊁结构㊁性能的研究及应用.2.3㊀织物的性能及表征2.3.1㊀湿致形状记忆性能表征测量湿致形状记忆织物尺寸L 0,将织物浸入水中,测量形变稳定后尺寸L ᶄ1,将织物取出并烘干,测量烘干后织物尺寸L 1;将织物再次浸入水中,测量形变稳定后尺寸L ᶄ2,将织物去除并烘干,测量烘干后织物尺寸L 2;以此类推,将第i 次浸水后织物尺寸记为L ᶄi ,将第i 次烘干后织物尺寸记为L i ,通过计算第i 次浸水烘干时织物尺寸收缩率及形变回复率来衡量织物的湿致形状记忆性能,尺寸收缩率和形变回复率计算方法如式(1)和(2)所示.尺寸收缩率=L i -1-L ᶄi L i -1ˑ100%(i ȡ1)(1)形变回复率=L i -L ᶄiL i -1-L ᶄi ˑ100%(i ȡ1)(2)2.3.2㊀织物其他性能测试及表征采用傅里叶红外光谱仪(N i c o l e t6700型,美国T h e r m o 公司,对织物进行红外光谱测试,光谱范围为4000~400c m -1;采用扫描电子显微镜(S E M ,K Y K Y 2008B 型,北京中科科仪股份有限公司)观察并分析所制备的湿致形状记忆织物的外观形态;按照F Z /T70006G2004«针织物拉伸弹性回复率试验方法»对织物的拉伸性能进行测试;按照G B /T4802.1G2008«纺织品织物起毛起球性能的测定第1部分:圆轨迹法»对织物的起毛起球性能进行测定;按照G B /T 9995G1997«纺织材料含水率和回潮率的测定烘箱干燥法»对棉针织物回潮率进行测定;按照G B /T 2912.1G2009«纺织品甲醛的测定:第1部分游离和水解的甲醛(水萃取法)»测定整理后织物游离甲醛含量.3㊀结果与讨论3.1㊀湿致形状记忆性能测试实验中以分子量为1500的聚乙二醇(P E G 1500)制备湿致形状记忆织物,并对其湿致形状记忆性能进行测试,测试结果如表1所示.由图2,3可以看出未经聚乙二醇整理的织物,初次浸入水中可发生一定程度的尺寸收缩,但后续烘干时形变回复率较低,且在后续浸水G烘干循环中,织物尺寸基本保持不变,不具有湿致形状记忆性能;经聚乙二醇整理的织物在3次浸水G烘干循环中均能遇水收缩并于烘干后回复原有尺寸,具有一定的湿致形状记忆性能,且随着P E G 1500用量的增大,织物遇水尺寸收缩率及烘干后形变回复率均有所提高,湿致形状记忆性能越明显.对比样品S 3㊁S 4及S 5,在没有树脂交联剂和催化剂的参与下,聚乙二醇中的羟基 O H 也可与纤维中的 O H 发生反应生成交联,但由于没有交联剂及催化剂的参与,交联反应程度较弱,织物经浸水G烘干循环仍有一定的湿致形状记忆性能,但效果较差.图2㊀不同织物湿致形状记忆性能F i g 2W e t Gd r i v e n s h a p em e m o r y ef f e c t o f k n i t t e d f a b r i c s 图3㊀L F G2树脂用量对湿致形状记忆效果的影响F i g 3I n f l u e n c e o fL F G2c o n c e n t r a t i o no n t h ew e t Gd r i v e n s h a p em e m o r y ef f e c t ㊀㊀对比L F G2树脂不同用量所制备织物,湿致形状记忆性能随L F G2树脂用量的增加先增强后减弱,树脂用量为15%时,织物遇水收缩及干态形变回复效果最佳,说明树脂用量较少时,形成的有效交联点较少;树51151师文钊等:基于聚乙二醇的湿致形状记忆织物的制备及性能脂用量较大时,过度交联约束了纤维的形变,湿致形状记忆效果变差.结合所制备织物的增重率,可以看出采用分子量为P E G1500制备的织物,增重率可达到35%以上,且有较好的湿致形状记忆性能.整理后织物经过水洗㊁晾干其增重仍可达到35%左右,说明聚乙二醇与交联树脂及纤维三者间形成了一定的化学交联.当所制备的湿敏形状记忆织物浸入水中时,由于水分子与P E G分子链中C O C形成氢键,使聚乙二醇分子链由无水状态的锯齿型转变为水溶液中的曲折型[10],从而牵引着纤维发生一定形变,同时1+1罗纹组织的针织物延伸性及弹性优良[11],因此宏观上表现为织物尺寸遇水收缩;而当织物经烘干后,与P E G 分子链形成氢键的水分被去除,伴随着聚乙二醇线型分子链回复原状,织物随之回复原有尺寸.由三次浸水G烘干循环实验可以看出,制备的湿致形状记忆织物形状记忆性能良好,尺寸收缩率及形变回复率的变化很有可能是由于织物在浸水G烘干循环中纤维微观结构发生了变化所引起的[12].3.2㊀F TGI R测试结果通过对所制备织物进行红外光谱测试,判断聚乙二醇与树脂整理剂及织物间可能发生的反应,图4为P E G1500㊁空白棉织物㊁S3及经3次浸水G烘干循环的S3的红外光谱图,图5为不同样品的红外光谱图.图4㊀P E G1500㊁对比样㊁S3及经3次浸水G烘干循环的S3红外光谱测试图F i g4F TGI Rs p e c t r a o f P E G1500,c o n t r o l s a m p l e,S3,S3a f t e r t h r e ew e tGd r y c y c l e s由图4,5可以看出,纯P E G1500的吸收谱线上吸收峰1109c m-1处,为其分子链中醚键C O C伸缩振动吸收峰;3406c m-1处宽的谱带为其羟基 O H 伸缩振动吸收峰;2880c m-1处强的吸收峰归属于亚甲基 C H2 的伸缩振动吸收峰;1365c m-1处弱吸收峰为 C H2 的变形振动吸收峰;这与文献中结论一致[13G15].未经处理的棉纤维吸收谱线上吸收峰1060c m-1及两边的如1027,1160c m-1等特征性很强的谱带为纤维素大分子中羟基 O H的弯曲振动及 C O C 的伸缩振动吸收谱带,这与文献结论一致[16G17].S3及经3次浸水G烘干循环的S3吸收谱线上在3406c m-1均未出现聚乙二醇中 O H吸收峰,2880c m-1处聚乙二醇亚甲基 C H2 的伸缩振动吸收峰明显,1365c m-1处有聚乙二醇 C H2 的变形振动弱吸收峰出现,1106c m-1处醚键C O C伸缩振动吸收峰强度显著增强,说明处理后聚乙二醇与纤维及交联整理剂间反应充分,交联树脂的羟基与棉纤维的羟基以及聚乙二醇的羟基发生了相应的醚化交联反应形成了具有湿致形状记忆性能的智能结构.图5㊀不同样品红外光谱测试图F i g5F TGI Rs p e c t r a o f d i f f e r e n t s a m p l e s 3.3㊀S E M测试结果图6为所制备湿致形状记忆织物的S E M照片.由图6可知,与未经整理的织物相比,所制备的不同样品纤维表面均有明显的连续膜状物附着,说明聚乙二醇已固着在湿致形状记忆织物表面.随着聚乙二醇用量的增加,可以看出织物表面膜状物更连续㊁完整.由于所测样品均已经过水洗,说明聚乙二醇在纤维表面与树脂整理剂及纤维间的连接较牢固,在后续浸水G烘干循环中遇水收缩并与烘干后回复原有尺寸,具有一定的湿致形状记忆性能,这与红外光谱测试结果一致.3.4㊀织物拉伸性、起毛起球性及回潮率的测试按照2.3.2中测试方法对空白样织物及湿致形状记忆效果最佳的S3样品进行力学性能㊁起毛起球性能及回潮率等测试,测试结果见表2.由表2可见,织物经向或纬向产生相同的形变,形状记忆织物所需的力远大于空白织物,说明制备的湿致形状记忆织物拉伸弹性降低了,这是因为聚乙二醇与纤维及树脂间形成的化学交联作用限制了纱线间的滑动,是织物较难产生形变.611512015年第15期(46)卷图6㊀不同样品S E M 照片F i g 6S E Mi m a g e s o f d i f f e r e n t s a m pl e s 表2㊀不同样品性能测试结果T a b l e 2P r o p e r t i e s o f d i f f e r e n t s a m pl e s 织物经向拉伸10%所需的力/N 经向拉伸30%所需的力/N 纬向拉伸10%所需的力/N 纬向拉伸30%所需的力/N 抗起毛起球性/级回潮率/%原样7.3435.363.119.762.58.5S 314.6566.675.6818.51410.67㊀㊀形状记忆织物的抗起毛起球性可到了改善,这是由于聚乙二醇的交联附着作用使纤维表面的绒毛不容易从纱线间裸露出来,摩擦时不易起毛起球,从而改善了织物的抗起毛起球性能[18].湿致形状记忆织物的回潮率有所改善,主要与纤维表面产生交联作用的聚乙二醇中的C O C 与水的氢键作用力结合有关[19].3.5㊀甲醛含量测试对不同工艺所制备织物的游离甲醛含量进行测试,测试结果见表3.由表3可见,湿致形状记忆织物由于低甲醛树脂交联剂L F G2的应用,织物上仍有一定甲醛释放,但与未添加P E G 1500的整理织物及2D 树脂整理织物相比,甲醛含量明显较低,说明P E G 1500与L F G2树脂中的活性羟基发生了充分的化学交联作用[20],降低了甲醛的释放及含量.表3㊀不同样品甲醛含量测试结果T a b l e 3F o r m a l d e h y d e c o n t e n t o f d i f f e r e n t s a m pl e s 试样P E G1500/%2D树脂/%L F G2树脂/%M g C l 2 6H 2O /%织物上的甲醛含量/m g k g-1101503433.6200153213.53301503371.04300153159.74㊀结㊀论在催化剂M g C l 2 6H 2O 的参与下,采用分子量为1500的聚乙二醇(P E G 1500)及低甲醛树脂L F G2制备湿致形状记忆织物,分析其红外吸收光谱及扫描电镜照片可知P E G 1500与纤维及树脂间形成了化学交联.以遇水尺寸收缩率㊁烘干后形变回复率表征织物的湿致形状记忆性能,制备的织物初次浸水尺寸收缩率达12%以上,初次烘干后形变回复率可达80%左71151师文钊等:基于聚乙二醇的湿致形状记忆织物的制备及性能右,表现出较好的湿致形状记忆性能,且经3次浸水G烘干循环后仍能保持良好的湿致形状记忆效果.所制备的湿致形状记忆织物拉伸弹性降低,抗起毛起球效果及吸湿性得到改善,且甲醛含量较低,满足服用相应要求.参考文献:[1]㊀M e n g Q i n g h a o ,H uJ i n l i a n .At e m p e r a t u r e Gr e g u l a t i n g fi Gb e rm a d e o f P E G Gb a s e d s m a r t c o p o l ym e r [J ].S o l a rE n e r Gg y Ma t e r i a l s&S o l a rC e l l s ,2008,92(10):1245G1252.[2]㊀J i a n g H o n g y a n ,K e l c hS ,L e n d l e i nA.P o l ym e r sm o v e i n r e s p o n s et ol i gh t [J ].A d v a n c e d M a t e r i a l s ,2006,18(11):1471G1475.[3]㊀H a nX i a o j u a n ,D o n g Z h e n q i a n g ,F a n M i n m i n ,e t a l .pH Gi n d u c e d s h a p e Gm e m o r y p o l ym e r s [J ].M a c r o m o l e c u l a r R a pi dC o mm u n i c a t i o n s ,2012,33(12):1055G1060.[4]㊀H u a n g W M ,Y a n g B ,AnL ,e ta l .W a t e r Gd r i v e n p r o Gg r a mm a b l e p o l y u r e t h a n e s h a p em e m o r y p o l ym e r :d e m o n Gs t r a t i o na n d m e c h a n i s m [J ].A p p l i e d P h ys i c s L e t t e r s ,2005,86(11):1G3.[5]㊀R a n aS ,C h o JW ,P a r kJ .T h e r m o m e c h a n i c a l a n dw a t e r Gr e s p o n s i v e s h a p em e m o r yp r o p e r t i e s o f c a r b o nn a n o t u b e s Gr e i n f o r c e d h y p e r b r a n c h e d p o l y u r e t h a n e c o m po s i t e s [J ].J o u r n a l o fA p p l i e dP o l ym e r S c i e n c e ,2013,127(4):2670G2677.[6]㊀H uJ i n l i a n ,C h a oS h a o j u n .Ar e v i e w o fa c t i v e l y m o v i n gp o l y m e r s i nt e x t i l ea p pl i c a t i o n s [J ].J o u r n a lo f M a t e r i a l s C h e m i s t r y,2010:3346G3355[7]㊀B a k e rR M ,H e n d e r s o n JH ,M a t h e r PT.S h a p em e m o r yp o l y (εGc a p r o l a c t o n e )Gc o Gp o l y (e t h y l e n e g l yc o l )f o a m sw i t h b od y te m p e r a t u r et r i g g e r i n g a n dt w o Gw a y ac t u a t i o n [J ].J o u r n a l o fM a t e r i a l sC h e m i s t r y B ,2013,38:4916G4920.[8]㊀L iY i n g ,Z h a n g G u a n g c h e n g ,X i n g J i a n w e i .S t ud y ofw e t Gs e n s i t i v es h a p e m e m o r y k n i t t i n g fa b r i c [J ].J o u r n a lo f F u n c t i o n a l P o l ym e r s ,2004,(3):401G410.[9]㊀W a n g S h i r o n g ,L iX i a n g g a o ,L i u D o n gz h i .C h e m i c a lo f s u r f a c ea c t i v e a g e n t [M ].B e i j i n g :C h e m i c a lI n d u s t r yP r e s s ,2010.158.[10]㊀Z h uX i e b i n ,J i a n g T a o ,Q i uG u a n z h o u ,e t a l .S yn t h e s i s a n dc h a r a c t e r i z a t i o n o fI T O n a n o r o d s [J ].J o u r n a lo fF u n c t i o n a lM a t e r i a l s ,2009,(2):298G300.[11]㊀Y a o M u .S c i e n c eo f t e x t i l em a t e r i a l [M ].B e i j i n g:C h i n a T e x t i l e&A p pa r e l P r e s s ,2009.206.[12]㊀L u o H o n g s h e n g ,H uJ i n l i a n ,Z h u Y o n g,e ta l .A c h i e Gv i n g s h a p em e m o r y:r e v e r s i b l e b e h a v i o r s o f c e l l u l o s e GP U b l e n d s i nw e t Gd r y c y c l e s [J ].J o u r n a l o fA p p l i e dP o l ym e r S c i e n c e ,2012,(125):657G665.[13]㊀S a r iA ,A l k a nC ,B i c e rA.S y n t h e s i s a n d t h e r m a l p r o pe r Gt i e sof p o l y s t y r e n e Gg r a f t GP E Gc o p o l ym e r sa sn e w k i n d s o f s o l i d Gs o l i d p h a s e c h a n g em a t e r i a l s f o r t h e r m a l e n e r g ys t o r a g e [J ].M a t e r i a lC h e m i s t r y a n dP h ys i c s ,2012,133:87G94.[14]㊀F a n g YT ,K a n g H Y ,W a n g W L ,e t a l .S t u d y o n p o l yGe t h y l e n e g l y c o le p o x y r e s i nc o m po s i t ea saf o r m Gs t a b l e p h a s e c h a n g e m a t e r i a l [J ].E n e r g y co v e r s i o n A n d M a n Ga ge m e n t ,2010,51:2757G2761.[15]㊀K u r u A r z u ,A k s o y S e n n u rA l a y.C e l l u l o s e GP E G g r a f t s f r o mc o t t o nw a s t e i n t h e r m o Gr e g u l a t i n g te x t i l e s [J ].T e x Gt i l eR e s e a r c hJ o u r n a l .2014,84(4):337G346.[16]㊀Z h a o M i n ,Z h o u X i a n g .I n f r a r e ds p e c t r aa n a l ys i sa n d p r o p e r t i e so f p o l y m e r i z a t i o n Gc r o s s l i n k i n g tr e a t e dc o t t o n f a b r i c [J ].D y e i n g &F i n i s h i n g,2004,(23):1G4.[17]㊀N i t h y a E ,R a d h a iR ,R a j e n d r a n R ,e ta l .S y n e r ge t i c ef f e c t o fD Ca i r p l a s m aa n dc e l l u l a s ee n z ym et r e a t m e n t o n t h eh y d r o p h i l i c i t y o fc o t t o nf a b r i c [J ].C a r b o h yd r a te p o l ym e r s ,2011,83(4):1652G1658.[18]㊀Z i aK h a l i d M a h m o o d ,Z u b e r M o h a mm a d ,A l iR i z w a n,e t a l .M o d i f i c a t i o no f c e l l u l o s i c f a b r i cu s i n gp o l y v i n yl a l Gc o h o l P a r t GⅠ:p h y s i c o c h e m i c a l p r o pe r t i e s [J ].C a r b o Gh y d r a t eP o l ym e r s ,2012,87(3):2063G2067.[19]㊀I b r a h i m N A ,R e f a i eR ,A h m e d A F .N o v e l a p pr o a c h f o ra t t a i n i n g c o t t o nf a b r i cw i t h m u l t i Gf u n c t i o n a l p r o pe r Gt i e s [J ].J o u r n a l of I n d u s t r i a lT e x t i l e s ,2010,40(1):65G82.[20]㊀Y a n g Z i m i n g,L iL i ,O u W e i w e n ,e ta l .C h e m i c a l c r o s s l i n k i n g m e t h o d o f m i c r o c a ps u l et oc o t t o nf a b r i c s w i t h f u n c t i o n a l f i n i s h i n g [J ].P o l ym e r M a t e r i a l sS c i e n c e A n dE n g i n e e r i n g,2010,26(7):118G121.P r e p a r a t i o no fw e t Gd r i v e n s h a p em e m o r y f a b r i c s b a s e d o n p o l y e t h yl e n e g l y c o l a n d i t s p r o pe r t i e s S H IW e n z h a o 1,2,X I N GJ i a n w e i 2,L I UJ i n s h u 2,L US h a o f e n g2(1.C o l l e g e o fM a t e r i a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,X i a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y,X i a n710049,C h i n a ;2.C o l l e g e o fT e x t i l e a n d M a t e r i a l ,X i a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y,X i a n710048,C h i n a )A b s t r a c t :W e t Gd r i v e n s h a p em e m o r y f a b r i c sw e r e p r e p a r e dw i t h p o l y e t h y l e n e g l y c o l (P E G 1500),p o l y h yd r i c a l Gc o h o le t h e r if i e d2Dr e s i n (L F G2)a n d Mg C l 2 6H 2O.T h ew e t Gd r i v e ns h a p e m e m o r y e f f e c tw a s m e a s u r e db y s h r i n k a g e r a t e i nw e t s t a t ea n ds h r i n k a g e r e c o v e r y r a t e i nd r y s t a t e .T h em o r p h o l o g y a n dF T GI Rs pe c t r u m of w e t Gd r i v e n s h a p em e m o r y f a b r i c sw e r ec h a r a c t e r i z e db y s c a n n i ng e l e c t r o n m i c r o s c o p ea n dF T GI Rs p e c t r o g r a ph a n dt h e m e c h a ni s m o fw e t Gd r i v e ns h a p e m e m o r y e f f e c tw a sa n a l yz e d .T h er e s u l t ss h o wt h a t C O C c h e m i c a l c r o s s Gl i n k i n g w a s f o r m e db e t w e e nP E G 1500,f i b e r s a n d r e s i n .I nw e t Gd r y c y c l e s ,t h e s h r i n k a ge r a t e of f a b r i c s i nw e t s t a t e i s u p t o 12%a n d t h e s h r i n k ag e r e c o v e r y r a t e o f f a b r i c s i n d r y s t a t e i s u pt o 80%.T h e e l a s t i c Gi t y a n dt h ef o r m a l d e h y d ec o n t e n to f t h ef a b r i c sw e r ed e c r e a s e d ,w h i l et h e p i l l i n g r e s i s t a n c ea n dh y g r o s c o pi c p r o p e r t i e sw e r e s i g n i f i c a n t l y i m pr o v e d .K e y w o r d s :w e t Gd r i v e n s h a p em e m o r y ;P E G G1500;s h r i n k a g e r a t e ;s h r i n k a g e r e c o v e r y ra t e 811512015年第15期(46)卷。