一种形状记忆塑料纸及其制备方法和应用与流程

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种形状记忆塑料纸及其制备方法和应用。

背景技术：

纸是国内外应用于文字记录的重要材料，纸的普遍使用，不但促进了书籍文献资料的快速增长和科学文化的传播，而且促进书法艺术的发展、繁荣和汉字字体的变迁。自古以来，纸主要具有记录、包装、擦试三大功能，普通纸不具有刺激响应特性。

近年来，功能纸，即在纸张原有性能的基础上增添功能的一种新型纸，成为一种重要的片状新材料。人们可以通过使用功能性纤维原料、功能性填料、纸加工、印刷等方法，或利用纳米技术、微胶囊技术、微流控技术等尖端科技赋予纸张除臭、抗菌、耐热、导电、催化等功能。因此，功能纸作为一种新型材料已经引起了医疗、生物、能源、电子技术等领域的广泛关注，同时也渗透到人们生活的各个方面。

然而，目前研究的功能纸中，并没有研究报道具有形状记忆功能的功能纸。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种形状记忆塑料纸及其制备方法和应用，旨在提供一种具有形状记忆功能的功能纸，拓展功能纸的应用范围，同时改善形状记忆聚合物的性能，丰富形状记忆聚合物材料的种类。

本发明是这样实现的，一种形状记忆塑料纸，所述形状记忆塑料纸包括形状记忆聚合物、植物纤维纸及表面活性剂。

进一步地，所述形状记忆聚合物、植物纤维纸及表面活性剂的质量比为10～50:10～50:1～10。

进一步地，所述形状记忆聚合物包括聚氨酯、DMAPS-co-AA共聚物中的至少一种。

进一步地，所述表面活性剂为离子型表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂或两性离子表面活性剂。

进一步地，所述形状记忆塑料纸的厚度为0.05～0.2mm。

本发明还提供了一种上述的形状记忆塑料纸的制备方法，包括以下步骤：

配制形状记忆聚合物溶液和表面活性剂水溶液；

将植物纤维纸置于所述表面活性剂水溶液中浸泡10～30分钟，并烘干；

将烘干后的植物纤维纸在所述形状记忆聚合物溶液中浸泡10～30分钟；

把浸泡处理后的植物纤维纸取出，刮平，控制所述植物纤维纸的吸液量为10wt％～200wt％，然后干燥。

进一步地，所述形状记忆聚合物溶液的质量浓度为1～20wt％。

进一步地，所述表面活性剂水溶液的质量浓度为1～10wt％。

进一步地，所述烘干及所述干燥的温度均为50～80℃。

本发明还提供了一种上述的形状记忆塑料纸的应用，所述应用为将所述形状记忆塑料纸用于制备纺织品、玩具、医疗用品或文具。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明实施例提供的形状记忆塑料纸，为形状记忆聚合物与植物纤维纸的复合材料，依据形状记忆聚合物的变形量大、加工变形、成本低、形状恢复温度容易调节等优点，利用表面活性剂离子与植物纤维形成较好的吸咐作用，而另一端分子链将与聚合物形成较好的相容性，将形状记忆聚合物与植物纤维质复合在一起，实现形状记忆聚合物与植物纤维的良好吸咐效果，从而使植物纤维纸具有相应的形状记忆功能。本发明实施例提供的形状记忆塑料纸这一功能纸，能固定临时形状，在一定外界刺激条件下，又能恢复到初始形状。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的形状记忆塑料纸的SEM图；

图2a是本发明实施例2提供的形状记忆塑料纸与未进行试验操作的植物纤维纸在垂直纹路方向上的力学性能比较示意图，图2b是其在水平纹路方向上的力学性能比较示意图；

图3a是本发明实施例3提供的复形状记忆塑料纸的初始形状示意图，图3b是其在80℃变形折叠后在20℃冷却固定后的形状示意图；

图4是本发明实施例3提供的形状记忆塑料纸在升温过程中形状恢复过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种形状记忆塑料纸，所述复合材料包括形状记忆聚合物、植物纤维纸及表面活性剂。

本发明实施例提供的形状记忆塑料纸，为形状记忆聚合物与植物纤维纸的复合材料，依据形状记忆聚合物的变形量大、加工变形、成本低、形状恢复温度容易调节等优点，利用表面活性剂离子与植物纤维形成较好的吸咐作用，而另一端分子链将与聚合物形成较好的相容性，将形状记忆聚合物与植物纤维质复合在一起，实现形状记忆聚合物与植物纤维的良好吸咐效果，从而使植物纤维纸具有相应的形状记忆功能。本发明实施例提供的形状记忆塑料纸这一功能纸，能固定临时形状，在一定外界刺激条件下，又能恢复到初始形状。

具体地，所述形状记忆聚合物、植物纤维纸及表面活性剂的质量比为10～50:10～50:1～10。在本发明的技术方案中，当形状记忆聚合物含量多时，复合材料的形状记忆性能及力学性能优异，表面活性剂用量提高有利于聚合物的吸咐。所述形状记忆聚合物包括聚氨酯、DMAPS-co-AA共聚物(DMAPS：N，N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐，co：共聚，AA：丙烯酸)中的至少一种。所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂或阳离子型表面活性剂。

具体地，所述形状记忆塑料纸的厚度为0.05～0.2mm。

本发明实施例还提供了一种上述形状记忆塑料纸的制备方法，包括以下步骤：

配制形状记忆聚合物溶液和表面活性剂水溶液；

将植物纤维纸置于所述表面活性剂水溶液中浸泡10～30分钟，并烘干；

将烘干后的植物纤维纸在所述形状记忆聚合物溶液中浸泡10～30分钟；

把浸泡处理后的植物纤维纸取出，刮平，控制所述植物纤维纸的吸液量为10wt％～200wt％，然后干燥。

具体地，所述形状记忆聚合物溶液中的溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃或二甲基亚砜，所述溶液的质量浓度为1～20wt％。所述表面活性剂水溶液的质量浓度为1～10wt％。所述烘干及所述干燥的温度均为50～80℃。形状记忆聚合物溶液的质量浓度太低，纸对聚合物的吸咐量较少；浓度较高，纸对聚合物的吸咐量增加；表面活性剂质量浓度高有利于聚合物吸附，聚合物吸咐量越多，所需表面活性剂浓度越大；干燥温度随所选用溶剂不同而不同。

本发明实施例还提供了一种上述形状记忆塑料纸的应用，所述应用为将所述形状记忆塑料纸用于制备纺织品、玩具、医疗用品或文具。

实施例1

一种新型形状记忆聚氨酯/纸复合材料，主要由50份重量的形状记忆聚氨酯树脂、40份重量的无尘纸以及10份重量的十二烷基苯磺酸钠(SD)复合制备；该形状记忆聚氨酯采用65wt％重量分数的聚己二酸丁二醇酯为软段相，35wt％重量分数由二苯基甲烷二异氰酸酯及丁二醇构筑的硬段相。具体制备方法如下：1)先把形状记忆聚氨酯(SMPU)溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中配成10wt％的SMPU/DMF溶液备用；2)无尘纸在10wt％浓度的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中浸泡20分钟，并80℃烘干备用；3)将烘干后的无尘纸在SMPU/DMF溶液中浸泡30分钟；4)把浸泡处理后的无尘纸取出，用玻璃棒刮平，控制植物纤维纸的吸液量；5)在80℃鼓风烘箱中烘干无尘纸，即得SMPU/纸的复合材料，即为形状记忆塑料纸。所述无尘纸特殊的植物纸，疏松，孔洞多，杂质少。经SMPU处理后的无尘纸纤维(即复合材料)表面的SEM图(电子扫描显像图)如图1所示，与原始纤维表面相比，可以明显观察到聚合物牢固粘附在纤维表面，形成了稳固的SMPU/纸的复合材料。

实施例2

一种新型形状记忆共聚物/纸复合材料，主要由50份重量的形状记忆聚氨酯树脂、45份重量的打印纸以及5份重量的十二烷基苯磺酸钠(SD)复合制备，该形状记忆共聚物主要采用80wt％重量分数的N，N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐(DMAPS)和20wt％重量分数的丙烯酸(AA)共聚而成。具体制备方法如下：1)先把DMAPS-co-AA共聚物溶解于去离子水中配成10wt％的溶液备用；2)打印纸在含10wt％十二烷基苯磺酸钠的水溶液中浸泡20分钟，并50℃烘干备用；3)将烘干后的打印纸在DMAPS-co-AA水溶液中浸泡20分钟；4)把浸泡处理后的打印纸取出，用玻璃棒刮平，控制植物纤维纸的吸液量；5)在80℃鼓风烘箱中烘干打印纸，即得形状记忆共聚物/纸复合材料，即为形状记忆塑料纸。所制备的形状记忆共聚物/纸复合材料与纸对比的力学性能测试如图2a和图2b所示。没有经形状记忆聚合物处理之前的纸在水平纹路方向的断裂伸长率约10％,而在垂直纹路方向上的断裂伸长率约20％，经形状记忆共聚物处理后，水平纹路方向的断裂伸长率提升至50％，断裂强度也显示提高；而垂直纹路方向的断裂伸长率提升至40％。力学性能测试结果表明，聚合物引入后，显著提高了复合材料的力学强度及断裂伸长率。

实施例3

一种新型两性离子形状记忆聚氨酯/纸复合材料，主要包含50份重量的两性离子形状记忆聚氨酯与25份重量的中性过滤纸制备，该两性离子形状记忆聚氨酯主要由N-甲基二乙醇胺(MDEA)，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，1，4-丁二醇(BDO)，以及1，3-丙基磺酸内酯(PS)制备而成，含50wt％MDEA-PS含量，50wt％HDI-BDO含量。两性离子形状记忆聚氨酯/纸复合材料的具体制备方法如下：1)先把两性离子形状记忆聚氨酯溶解于DMF中配成10wt％的溶液备用；2)中性过滤纸在两性离子形状记忆聚氨酯溶液中浸泡15分钟；4)把浸泡处理后的两性离子形状记忆聚氨酯取出，用玻璃棒刮平，控制吸液量；5)在80℃鼓风烘箱中烘干中性过滤纸，即得两性离子形状记忆聚氨酯/纸复合材料，即为形状记忆塑料纸。从制备的两性离子形状记忆聚氨酯/纸复合材料中剪出一条长方形样条，如图3a所示；纸样条80℃变形折叠后在20℃冷却固定后的得到如图3b所示的形状，具有较好形状固定性能。固定后的折叠的纸样条放在温度高于50℃环境下，可以明显看到纸样条随着温度升高，逐步发生热致形状恢复，如图4所示，最后在80℃条件下可以完全恢复到初始形状，表现较好形状恢复效果，表明所制备的两性离子形状记忆聚氨酯/纸复合材料具有较好的热致形状记忆性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。