双向可逆形状记忆乙烯⁃醋酸乙烯酯共聚物的制备和性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.002

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (12): 6-15.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.002

双向可逆形状记忆乙烯⁃醋酸乙烯酯共聚物的制备和性能研究

张瑞¹, 姚佳斌², 李轩², 何雪莲²()

^1.中国石油天然气股份有限公司大庆石油研究中心，辽宁大庆 163714
^2.华东理工大学，上海市多相结构材料化学工程重点实验室，上海 200237

收稿日期:2022-08-04 出版日期:2022-12-26 发布日期:2022-12-20
通讯作者: 何雪莲，华东理工大学，研究方向：先进聚烯烃材料，hexl@ecust.edu.cn
E-mail:hexl@ecust.edu.cn

Preparation and properties of bidirectional reversible shape memory ethylene vinyl acetate copolymer

ZHANG RUI¹, YAO Jiabin², LI Xuan², HE Xuelian²()

^1.Daqing Petrochemical Research Center of PetroChina，Daqing 163714，China
^2.Shanghai Key Laboratory of Multiphase Material Chemical Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China

Received:2022-08-04 Online:2022-12-26 Published:2022-12-20
Contact: HE Xuelian E-mail:hexl@ecust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以乙烯⁃醋酸乙烯酯共聚物（EVA）为原料，过氧化2⁃乙基己基叔丁酯（TBPE）为交联剂，合成了交联EVA双向形状记忆聚合物（SMP），并且考察了TBPE含量对于交联EVA性能的影响。结果表明，交联EVA的T_m和T_c随着TBPE含量的上升呈现下降的趋势，可以通过交联剂比例调节材料的驱动温度；交联EVA的形状固定率会随着TBPE含量的增加呈现下降趋势，最低达到88.83 %，而样品的形状恢复率均超过99 %，并且都具有单向和双向形状记忆功能；交联EVA也具有双向记忆性能，R_a，_2W随着TBEC的含量增大而减小，R_r，_2W则相反；因此，通过改变交联剂EVA的量，对于双向交联EVA的性能有较大影响。

关键词: 交联乙烯?醋酸乙烯酯共聚物, 过氧化2?乙基己基叔丁酯, 形状记忆聚合物, 双向记忆功能

Abstract:

A type of cross⁃linked ethylene⁃vinyl acetate copolymer （EVA）⁃based bidirectional shape memory polymer （SMP） was prepared using EVA as a raw material and tert⁃butyl peroxy⁃2⁃ethylhexanoate （TBPE） as a cross⁃linking agent， and the effect of TBPE content on the performance of the resultant products was investigated. The results indicated that the T_m and T_c of the EVA⁃based SMPs decreased with an increase in the content of TBPE， and their driving temperature could be adjusted by the content of the cross⁃linking agent. The EVA⁃based SMPs obtained both one⁃way and two⁃way shape memory functions. The shape fixation rate presented a downward trend with an increase in the content of TBPE， reaching the lowest value of 88.83 % and a shape recovery rate of over 99 %. The EVA⁃based SMPs also exhibited two⁃way memory performance， and their R_a，_2W decreases with an increase in the content of TBPE content， but their R_r，_2W presented an opposite trend. The content of cross⁃linking agent showed a great influence on the performance of the EVA⁃based SMPs.

Key words: cross?linked ethylene?vinyl acetate copolymer, tert?butylperoxy 2?ethylhexyl carbonate, shape memory polymer, two?way memory function

中图分类号:

TQ 325.1⁺2

张瑞, 姚佳斌, 李轩, 何雪莲. 双向可逆形状记忆乙烯⁃醋酸乙烯酯共聚物的制备和性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(12): 6-15.

ZHANG RUI, YAO Jiabin, LI Xuan, HE Xuelian. Preparation and properties of bidirectional reversible shape memory ethylene vinyl acetate copolymer[J]. China Plastics, 2022, 36(12): 6-15.

图/表 17

图1 交联EVA样品的结晶转变（a）和熔融转变（b）的DSC曲线

Fig.1 Second heating（a） and cooling （b） DSC curves of cross⁃linked EVA samples

图2 不同TBEC配比交联EVA的储能模量⁃温度（a）和损耗因子⁃温度（b）曲线

Fig.2 The storage modulus⁃temperature （a） and tan delta⁃temperature curves （b） of cross⁃linked EVA with different TBEC contents

图3 不同TBEC配比交联EVA的应力⁃应变曲线

Fig.3 Stress⁃strain curves of cross⁃linked EVA with different TBEC contents

样品	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%
EVA0	6.34	1 104.25
EVA1.0	19.50	867.58
EVA1.5	22.69	841.46
EVA2.0	22.73	761.32
EVA3.0	17.84	687.29
EVA4.0	16.07	507.95

表1 交联EVA的拉伸性能

Tab.1 Tensile properties of cross⁃linked EVA

图4 不同TBEC配比交联EVA的溶胀度

Fig.4 Swelling degree of cross⁃linked EVA with different TBEC contents

图5 不同TBEC配比交联EVA的XRD曲线

Fig.5 XRD patterns of cross⁃linked EVA with different TBEC contents

图6 交联EVA的形状记忆性能示意图

Fig.6 Shape programming and recovery process of the cross⁃linked EVA

图7 EVA1.0（a）、EVA1.5（b）和EVA2.0（c）在0.25 N外力（0.1 MPa）下的单向形状记忆循环曲线

Fig.7 One⁃way shape memory cycles under a constant stress of 0.1 MPa for EVA1.0 （a）， EVA1.5 （b） and EVA2.0 （c）

图8 EVA1.0（a）、EVA1.5（b）和EVA2.0（c）的单向形状记忆循环曲线

Fig.8 One⁃way shape memory cycles under constant stress of 0.1 MPa for EVA1.0 （a）， EVA1.5 （b） and EVA2.0 （c）， respectively

图9 不同TBPE配比交联EVA（0.1 MPa）的形状固定率和形状恢复率

Fig.9 The shape fixing ratios and shape recovery ratios of cross⁃linked EVA under a constant stress of 0.1 MPa with different TBPE contents

图10 EVA1.5（a）、EVA2.0（b）、EVA3.0（c）和EVA4.0（d）在0.5 N外力（0.2 MPa）下的单向形状记忆循环曲线

Fig.10 One⁃way shape memory cycles under a constant stress of 0.2 MPa for EVA1.5 （a）， EVA2.0 （b）， EVA3.0 （c） and EVA4.0 （d）

图11 EVA1.5（a）、EVA2.0（b）、EVA3.0（c）和EVA4.0（d）的单向形状记忆循环曲线

Fig.11 One⁃way shape memory cycles under a constant stress of 0.2 MPa for EVA1.5 （a）， EVA2.0 （b）， EVA3.0 （c） and EVA4.0 （d）

图12 不同TBPE配比交联EVA（0.2 MPa）的形状固定率和形状恢复率

Fig.12 The shape fixing ratios and shape recovery ratios of cross⁃linked EVA under a constant stress of 0.2 MPa with different TBPE contents

图13 EVA1.0（a）、EVA1.5（b）、EVA2.0（c）、EVA3.0（d）和EVA4.0（e）在0.25 N（0.1 MPa）的双向形状记忆循环曲线

Fig.13 Two⁃way shape memory cycles under a constant external stress of 0.1 MPa for EVA1.0 （a）， EVA1.5 （b）， EVA2.0 （c）， EVA3.0 （d） and EVA4.0 （d）

图14 EVA1.0（a）、EVA1.5（b）、EVA2.0（c）、EVA3.0（d）和EVA4.0（e）的温度⁃应变循环曲线

Fig.14 Temperature⁃strain cycle curves of EVA1.0 （a）， EVA1.5 （b）， EVA2.0 （c）， EVA3.0 （d） and EVA4.0 （e）

图15 不同TBPE配比的交联EVA（0.1 MPa）的驱动幅度（a）和应变回复幅度（b）

Fig.5 Actuation magnitude （a） and recovery magnitude （b） of cross⁃linked EVA under a constant stress of 0.1 MPa with different TBPE contents

图16 不同应力状态下EVA的形状回复速率与温度关系曲线

Fig.16 Strain recovery rate vs temperature for cross⁃linked EVA under different stress conditions.

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双向可逆形状记忆乙烯⁃醋酸乙烯酯共聚物的制备和性能研究

Preparation and properties of bidirectional reversible shape memory ethylene vinyl acetate copolymer

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