含形狀記憶聚合物的復合材料制造技術

產品和形成產品的方法，該產品包含具有聚合物載體樹脂和形狀記憶聚合物材料的復合材料，所述形狀記憶聚合物材料能夠在外界刺激存在下在臨時形狀或者固有形狀之間轉換，其中所述臨時形狀到所述固有形狀的所述轉換改變了所述復合材料的至少一種性質。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術
一般涉及復合材料，更具體地涉及含形狀記憶聚合物(shapememory polymer)的復合材料。
技術介紹
形狀記憶聚合物(SMP)是在機械變形和外界刺激(即加熱到高于其轉變溫度)的同時作用下會采取所需變形的臨時形狀的響應聚合物(responsive polymers)。并且,簡單地通過應用相同或者不同的外界刺激(例如加熱到高于其轉變溫度)，SMP即可恢復其固有(原始)形狀
技術實現思路
示例性的實施方式包括產品和形成產品的方法，該產品包括具有聚合物載體樹脂和形狀記憶聚合物材料的復合材料，所述形狀記憶聚合物材料能夠根據需要采取臨時形狀或者固有形狀(permanent shape),其中所述臨時形狀到固有形狀的轉換改變了所述復合材料的至少一種性能。在一個更具體的示例性實施方式中，所述形狀記憶聚合物材料是切割或者以其它方式形成為所需尺寸的形狀記憶纖維。在另一更具體的示例性實施方式中，所述形狀記憶聚合物材料是空心的微球。在又一示例性實施方式中，所述產品是初始由處于其臨時形狀的SMP聚合物材料形成的泡沫形狀記憶聚合物材料，該SMP聚合物材料能 本專利技術包括以下方面 I.產品，所述產品包含 包含載體聚合物材料和形狀記憶聚合物材料的復合材料，所述形狀記憶聚合物材料包含多根包含形狀記憶聚合物的纖維，所述形狀記憶聚合物在外界刺激存在下能夠在臨時形狀和固有形狀之間轉換，其中由所述臨時形狀到固有形狀的所述轉換改變了所述復合材料的至少一種性質。2.方面I所述的產品，其中所述外界刺激提供了足以確保所述形狀記憶聚合物的相變的溫度差異，以將所述形狀記憶聚合物由所述臨時形狀轉換為所述固有形狀。3.方面I所述的產品，其中所述至少一種性質包括所述復合材料的厚度增加。4.方面3所述的產品，其中所述厚度增加改變了所述復合材料的熱導率。5.方面3所述的產品，其中所述厚度增加改變了所述復合材料的電導率。6.方面I所述的產品，其中所述纖維各自在所述臨時形狀或所述固有形狀時具有螺旋形形狀。7.方面I所述的產品，其中所述形狀記憶聚合物材料包含形狀記憶聚合物微球。8.產品，所述產品包含 包含載體聚合物材料和形狀記憶聚合物材料的泡沫熱塑性材料，所述形狀記憶聚合物材料包含多根纖維，其中所述纖維被所述載體聚合物材料至少部分包覆，并且在外界刺激存在下能夠在臨時形狀和固有形狀之間轉換，其中由所述臨時形狀到固有形狀的所述轉換改變了所述泡沫熱塑性材料的至少一種性質。9.方法，所述方法包括 形成形狀記憶聚合物材料； 在外界刺激和壓迫存在下，將所述形狀記憶聚合物材料由固有形狀轉換為臨時形狀；形成包含處于所述臨時形狀的所述形狀記憶聚合物材料和載體聚合物材料的復合材料，其中所述載體聚合物材料至少部分包覆所述形狀記憶聚合物材料，所述復合材料具有預定的性質；以及 通過在所述外界刺激存在下將所述形狀記憶聚合物材料由所述臨時形狀轉換為所述固有形狀來改變所述復合材料的所述預定性質。10.方面9所述的方法，還包括 將具有處于所述臨時形狀的所述形狀記憶聚合物的所述復合材料引入產品中。11.方面9所述的方法，其中所述復合材料還包含聚合物載體樹脂。12.方面9所述的方法，其中所述外界刺激提供了足以在所述形狀記憶聚合物材料中引起相變的溫度差異。13.方面9所述的方法，其中所述形狀記憶聚合物材料包含形狀記憶聚合物纖維。14.方面9所述的方法，其中所述形狀記憶聚合物材料包含形狀記憶聚合物微球。15.方面9所述的方法，其中所述復合材料通過發泡處于所述臨時形狀的所述形狀記憶聚合物材料來形成。16.方面10所述的方法，其中所述產品包括鋰-離子電池系統，并且其中所述復合材料包含隔離體系。17.方面16所述的方法，其中通過在所述外界刺激存在下將所述形狀記憶聚合物材料由所述臨時形狀轉換為所述固有形狀來改變所述復合材料片的所述預定性質包括 通過將所述形狀記憶聚合物材料由所述臨時形狀轉換為所述固有形狀來提高所述隔離體系的隔熱性能。18.方面17所述的方法，其中提高所述隔離體系的隔熱性能包括 充分加熱所述隔離體系以在所述形狀記憶聚合物材料中引起相變，以將所述形狀記憶聚合物材料由所述臨時形狀轉換為所述固有形狀，其中所述轉換導致所述隔離體系的總體厚度增加。19.方面18所述的方法，其中所述復合材料還包含聚合物載體樹脂，所述聚合物載體樹脂在所述鋰-離子電池系統的正常操作范圍內具有等于或大于IGPa的高模量。20.方面19所述的方法，還包括在將所述形狀記憶聚合物材料由所述固有形狀轉換為所述臨時形狀之前，物理地或者共價地固化至少部分所述形狀記憶聚合物材料，以將所述形狀記憶聚合物固定成所述固有形狀。參照以下提供的詳細說明，其它示例性的實施方式是顯而易見的。應當理解，盡管公開了示例性的實施方式，但是所述詳細說明和具體實施例僅用于說明的目的，并且不意于限制本專利技術的范圍。附圖說明參照詳細說明和附圖，可以更充分地理解本專利技術的示例性的實施方式，其中 圖I是形成一個示例性實施方式的形狀記憶聚合物纖維的透視 圖2是加熱并壓迫(stress)為臨時形狀的圖I所示形狀記憶聚合物纖維的透視 圖3是包括一個示例性實施方式的圖2所示形狀記憶聚合物纖維的臨時壓縮形狀的產品的透視 圖4是圖3所示產品在所述形狀記憶聚合物纖維由其臨時形狀轉換為其固有形狀之后的透視圖； 圖5A和5B是示例性實施方式的形狀記憶聚合物微球在其固有形狀和臨時形狀的透視 圖6是包括圖5B所示形狀記憶聚合物微球的成形且壓縮的產品在其臨時形狀的透視 圖7是圖6所示產品的透視圖,其中圖5B所示的形狀記憶聚合物微球已經變換為如圖5A所示的其固有形狀；和 圖8是用于通過將泡沫形狀記憶聚合物材料由其臨時形狀變換為其固有形狀來形成產品的方法的透視圖。具體實施例方式以下對實施方式的描述本質上僅為示例性的(說明性的)，并且決不意味著限制本專利技術、其應用或者用途。形狀記憶聚合物(SMP)是在外界刺激如熱、濕氣、輻射等等之下，會采取和固定變形的臨時形狀以及恢復到其固有(原始)形狀的響應聚合物。通常，SMP顯示出雙重形狀記憶效果(DSME)，其中所述SMP在每一形狀記憶周期中只能從一種臨時形狀轉換至其固有形狀。相比之下，其它SMP可顯示出三重形狀記憶效果(TSME)或者更大的效果，其中所述SMP在每一記憶周期中可以從兩種不同的臨時形狀(對于TSME)或者更多的臨時形狀轉換至其固有形狀。通常，為將顯示DSME的SMP由其固有形狀轉換至其臨時形狀，其中所述外界刺激為熱，可將所述固有形狀加熱到第一高溫，然后在壓迫(stress)狀態下變形以產生臨時形狀，該形狀可以在視覺外觀上不同于所述固有形狀。根據定義，所述第一高溫是足夠高以確保所述SMP的相變、即高于所述形狀記憶轉變溫度(T轉變)的溫度，所述形狀記憶轉變溫度可以是例如所述SMP的玻璃化轉變溫度或者熔化轉變溫度(Tg或者Tm)。然后，所述SMP可以在壓迫狀態下冷卻到低于所述SMP的所述形狀記憶相變溫度，在該溫度下所述壓迫可以解除，同時由于所述SMP的形狀固化能力，通過所述臨時形狀獲得的應變/形狀得以維持。為了由所述臨時形狀恢復所述固有形狀，所述SMP可以在沒有壓迫的情況下再次加熱到高于上述相變溫度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
產品，所述產品包含：包含載體聚合物材料和形狀記憶聚合物材料的復合材料，所述形狀記憶聚合物材料包含多根包含形狀記憶聚合物的纖維，所述形狀記憶聚合物在外界刺激存在下能夠在臨時形狀和固有形狀之間轉換，其中由所述臨時形狀到固有形狀的所述轉換改變了所述復合材料的至少一種性質。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：HG基亞，MW費爾布魯格，T謝，IA盧梭，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作有限責任公司，
類型：發明
國別省市：