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研究与开发 赵冰洁 等·基于多面齐聚倍半硅氧烷的形状记忆聚合物的研究进展

基于多面齐聚倍半硅氧烷的形状记忆

聚合物的研究进展（下）

赵冰洁，郑思珣
( 上海交通大学化学化工学院，上海 200240)

摘要 ：形状记忆聚合物（Shape Memory Polymers，SMPs），作为一类具有刺激响应性的智能材料，越来越受到研究者的
青睐。由于其独特的优异性能可被广泛的应用到生物医疗、纺织、航空等领域。多面齐聚倍半硅氧烷（Polyhedral Oligomeric
Silsesquioxanes,POSS）是具有纳米尺寸的有机 - 无机杂化笼型分子。POSS 可通过化学共聚或者物理共混引入到聚合物中，使
聚合物的多种性能包括形状记忆性能得到改善。本文介绍了 POSS 在不同形状记忆聚合物的研究进展，详细探讨了 POSS 的引入
对聚合物的形状记忆性能的影响，并展望了未来其可能的研究重点和发展方向。
关键词 ： 多面齐聚倍半硅氧烷 ；形状记忆聚合物 ；形状记忆性能
中图分类号 ： TQ332 文章编号 ： 1009-797X(2018)12-0025-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.12.005

（接上期）
1.4 基于 POSS 的聚降冰片烯（PN）形状 机械分析测得的 T g 上的回复应变表征了这种拉伸的
记忆材料研究进展 样品的形状记忆性能。结果发现引入 POSS 后， 聚
Yang 等人 [52] 首次通过开环易位聚合制备了聚辛 降冰片烯材料的应变回复率有轻微的下降，这可能
烯（PCOE）和双羧基的聚降冰片烯（PNBEDCA）的 是因为聚降冰片烯链的松弛由于 POSS 分子的体积
嵌段共聚物，然后将含氨基官能团的 POSS 与该嵌段 位阻和聚集的存在受到阻碍。他们还发现，POSS 端
共聚物上的酸酐进行反应，从而得到一种新型的功能 基官能团的类型同样影响着形状记忆行为，含端基
化的 P（COE-co-NBEDCA-g-POSS)，其中羧基 为环己基 POSS 的杂化复合材料的应变回复率要比
和 POSS 作为侧链接枝到降冰片烯上。反应过程如图 含端基为环戊基 POSS 的低，这主要是因为环己基
14 所示，通过 DMA 和形状恢复速度进行了表征了其 POSS 的聚集。
形状记忆性能。Yang 等人认为，玻璃态的弹性模量 1.5 基于 POSS 的其他聚合物形状记忆材料
与橡胶态的弹性模量下降的程度可用来衡量形状记忆 研究进展
性能的好坏，下降程度越大，说明共聚物在降温时表 Mather 课题组对含有 POSS 的 SMP 研究作了
现出更好的形状固定性，升温时表现出更大的形状回 大量工作。2011 年，他们 [54] 利用侧基带有双键的
复。通常采用分别比 T g 高与低 20℃的弹性模量的比 生物 降解性 聚酯 [Poly(3-hydroxyoctanoate-co-
值来衡量弹性模量下降的程度。其中 POSS 含量为 20% 3-hydroxyundecenoate)，PHOU] 与含巯基 (-SH)的
的 P（COE-co-NBEDCA-g-POSS20) 其比值为 45.6， POSS 通过光交联点击反应合成了具有柔软弹性的网
POSS 含量为 10% 的 P （COE-co-NBEDCA-g-POSS10) 络状 PHOU-POSS 新型 SMP 纳米复合材料，过程
比值为 27.0，并且 P（COE-co-NBEDCA-g-POSS 如图 15(a) 所示。与其他一次固定成型的 SMP 不同，
20) 仅需 44 s 便可恢复其初始形状，而 P（COE-co- PHOU-POSS 纳米复合材料的纳米结构具有重构性，
NBEDCA-g-POSS10)需 58 s。说明，POSS 含量更高 这是由于 PHOU 与 POSS 之间的共价键随外部热力学
的聚合物具有更好的形状记忆性能。
Mather 等人 [53] 将一个角为降冰片烯剩下七个角 作者简介 ：赵冰洁（1990-），女，博士在读，主要从事基
于多面齐聚倍半硅氧烷的形状记忆聚合物及自依合聚合物方面
为环己基或环戊基的 POSS 与降冰片烯通过开环易位
研究工作。
聚合制备了降冰片烯 -POSS 杂化复合材料，通过热 收稿日期 ：2018-01-31

年
2018 第 44 卷 ·25·