【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于形狀記憶聚合物及其合成制備領域，特別涉及一種一種同時具有溫度、濕度以及滲透壓等多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物及其制備方法。
技術介紹
1、高分子材料具有良好的可加工性，質輕、柔軟、耐腐蝕，成為智能材料的最佳選擇。其中，具有雙向形狀記憶功能的高分子材料，能夠模仿人體肌肉，在外界刺激如熱、光、電、磁等的作用下，實現可逆伸縮、彎曲、束緊或膨脹等功能，成為了國內外研究的熱點。
2、由于缺乏外力誘導取向結晶，雙向形狀記憶聚合物必須在合成或制備過程中引入內應力或各向異性骨架誘導半結晶聚合物在降溫過程中取向結晶，賦予雙向形狀記憶功能。現有雙向形狀記憶半結晶聚合物的制備關鍵在于引入內應力或各向異性骨架，聚合物各向異性骨架的固定大多采用聚合物中高熔點鏈段的結晶實現。如此一來，參與可逆應變的結晶聚合物組分相對較少，導致雙向形狀記憶半結晶聚合物的可逆應變較小。此外，聚合物各向異性骨架通過結晶固定，在多次雙向形狀記憶致動過程中可能伴隨應力松弛，解取向等現象，導致可逆應變的衰減。傳統的雙向形狀記憶液晶彈性體價格昂貴，制備復雜，為了獲取取向交聯結構，大多需要溶劑，紫外光照，液晶盒等試劑和設備，并且取向交聯后難以二次加工和回收。本技術用廉價的聚乙二醇取代部分液晶組分，利用液晶高分子與聚乙二醇晶體結構匹配的關系促使其取向結晶；在保持其原有的熱致響應行為外，還賦予了其濕度和水等多重刺激響應方式。
技術實現思路
1、本專利技術將易于取向的液晶聚合物與聚乙二醇半結晶聚合物結合制備液晶-聚
2、本專利技術涉及的一種液晶-聚乙二醇嵌段共聚物，所述液晶-聚乙二醇嵌段共聚物中液晶嵌段分子鏈上引入了非對稱苯環側基，分子鏈以折疊鏈方式排列，側基苯環通過錯位平行堆積形成強烈的π-π相互作用，起到物理交聯點的功能。通過分子設計將聚乙二醇引入到液晶的分子鏈主鏈中制備成嵌段形式，在液晶態對其拉伸取向，取向的液晶骨架被原位生成的有序苯環結構固定，驅使聚乙二醇鏈段取向，賦予共聚物多重刺激響應雙向形狀記憶功能。1)溫度響應：通過溫度驅動取向聚乙二醇分子鏈結晶熔融使其延取向方向可逆伸縮；2)濕度響應：取向的分子鏈吸附空氣中的水分各向異性溶脹，通過調節環境濕度使其可逆伸縮；3)滲透壓響應：將液晶-聚乙二醇嵌段共聚物浸泡在水中吸水溶脹，得到各向異性水凝膠。通過加入鹽調節水中滲透壓濃度驅動各向異性溶脹的水凝膠吸水脹大或脫水收縮。和傳統形狀記憶聚合物材料相比，本專利技術制備的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物具有制備方法簡便、多重刺激響應等優勢。
3、為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
4、1.本專利技術提供了一種液晶-聚乙二醇嵌段共聚物，具體結構如下：
5、
6、其中x＞50，1＜y＜10。
7、所述液晶-聚乙二醇嵌段共聚物由如下結構單元[ⅰ]聯苯二氧己醇、[ⅱ]聚乙二醇和[ⅲ]苯基丁二酸無規組成：
8、
9、其中，摩爾比滿足[ⅰ]+[ⅱ]＝[ⅲ]，[ⅱ]的質量占所有結構單元質量的5～50％。
10、2.本專利技術提供了一種液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，所述的單疇液晶彈性體的制備方法包含以下步驟：
11、(1)將聯苯二氧己醇、聚乙二醇和苯基丁二酸在催化劑的作用和氮氣的保護下，加熱攪拌反應；然后反應后的體系在真空條件下繼續反應，反應結束后冷卻，得到液晶-聚乙二醇嵌段共聚物；
12、(2)將所述步驟(1)所得到的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物按需制成規整的薄膜樣條，在一定溫度下對樣條進行拉伸取向，得到液晶-聚乙二醇嵌段共聚物取向樣條。
13、進一步，步驟(1)中所述的催化劑為乙酸鋅、三氧化二銻、鈦酸四丁酯、辛酸亞錫、二烷基氧化錫或乙二醇銻。
14、進一步，步驟(1)中所用聚乙二醇數均分子量mn為1000～20000。
15、進一步，聯苯二氧己醇、聚乙二醇和苯基丁二酸的摩爾比關系為：n(聯苯二氧己醇)+n(聚乙二醇)＝n(苯基丁二酸)。聚乙二醇質量占所有原料單體質量的5～50％。
16、進一步，步驟(1)中制備得到的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的數均分子量mn為20000～100000。
17、進一步，步驟(1)中加熱反應溫度為180-220℃，反應3h，轉速60-130r/min，真空條件度0-50pa，繼續反應4h。
18、進一步，步驟(2)中將液晶-聚乙二醇嵌段共聚物在120℃下熱壓成薄膜。
19、進一步，步驟(2)中拉伸取向應變為300％～6000％；進一步優選應變500～1000％。
20、進一步，步驟(2)中拉伸取向的溫度為30～80℃，優選取向溫度55℃。
21、制備的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物在制備雙向形狀記憶產品中的應用，具體為：液晶-聚乙二醇嵌段共聚物在溫度、濕度、水以及鹽溶液濃度的調控下可以實現可逆雙向形狀記憶功能。
22、本專利技術還涉及到了上述的一種主鏈嵌段聚乙二醇的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的意義和應用，在溶脹后形成各向異性水凝膠，解決各向異性水凝膠形狀記憶變化率小的不足和局限性，探索出了一種新型材料以及制備新方法，設計并成功制備新型快速熱致響應的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物智能材料，成功的制備新型快速線性各向異性水凝膠。
23、有益效果：本專利技術提供了一種液晶-聚乙二醇嵌段共聚物及其制備方法。與現有液晶和各向異性水凝膠及其制備技術和工藝相比，本專利技術具有以下優點：本專利技術提供的一種液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，克服了傳統制備方法存在的聚合反應不徹底和合成步驟復雜繁瑣等缺點和局限性，同時不需要溶劑和昂貴的催化劑，聚合物中不會殘留小分子單體，制備方法簡單易行，制備得到的材料形狀記憶效應優異，可以結合各種高分子加工工藝實現工業化生產，并且可多次重復加工，重新編程的特性。
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1.一種同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物，其特征在于：共聚物具體結構如下：
2.根據權利要求1所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：液晶-聚乙二醇嵌段共聚物由結構單元[Ⅰ]液晶基元、聚乙二醇[Ⅱ]和連接基團無規單元[Ⅲ]反應制備得到：
3.根據權利要求2所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：所述的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法包含以下步驟：
4.根據權利要求3所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的催化劑為乙酸鋅、三氧化二銻、鈦酸四丁酯、辛酸亞錫、二烷基氧化錫或乙二醇銻；加熱反應溫度為180-220℃。
5.根據權利要求3所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所用聚乙二醇數均分子量Mn為1000～20000。
6.根據權利要求5所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：聚乙二醇數均分子量Mn為4000～10000。
7.根據權利要求3所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：步驟(2)中拉伸取向應變為500～1000％。
8.根據權利要求3所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：步驟(2)中制備得到的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的數均分子量Mn為10000～100000。
9.根據權利要求3所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：步驟(3)中拉伸取向的溫度為30～80℃。
10.根據權利要求2-9任一項所述方法制備的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物在制備雙向形狀記憶產品中的應用，其特征在于：液晶-聚乙二醇嵌段共聚物在溫度、空氣濕度、水以及鹽溶液濃度的調控下可以實現可逆雙向形狀記憶功能。
...【技術特征摘要】
1.一種同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物，其特征在于：共聚物具體結構如下：
2.根據權利要求1所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：液晶-聚乙二醇嵌段共聚物由結構單元[ⅰ]液晶基元、聚乙二醇[ⅱ]和連接基團無規單元[ⅲ]反應制備得到：
3.根據權利要求2所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：所述的液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法包含以下步驟：
4.根據權利要求3所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的催化劑為乙酸鋅、三氧化二銻、鈦酸四丁酯、辛酸亞錫、二烷基氧化錫或乙二醇銻；加熱反應溫度為180-220℃。
5.根據權利要求3所述同時具有多重刺激響應液晶-聚乙二醇嵌段共聚物的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所用聚乙二醇數均分子量mn為1000～20000。
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