一种用于体温下持续塑形的共混弹性体及应用

本发明涉及一种弹性体材料及应用，尤其涉及一种用于体温下持续塑形的共混弹性体及应用。

背景技术：

1、形状记忆聚合物在结构上一般具有两个部分：一部分为弹性相；一部分为转变(可逆)相。其中转变相受到激励(如热、光、磁、电等)后软化，用于固定临时形状，弹性相较为稳定，用于形状回复。通过调整材料的两相可以实现材料在人体温附近固定临时形状，并在再次加热后回复原始形状，常被用于贴合人体各部位形状的穿戴产品。一类体温/室温塑性形状记忆材料(cn108192321a，cn106832940b)将高弹性聚合物材料作为弹性相，使共混后的材料具备优异的弹性，而特别选择的转变相材料能够使共混后的材料具有热驱动形状记忆特性，添加组份材料能够调节共混后材料的弹性性能和结晶速度。但该发明的局限在于：固定临时形状确定后的材料无法进一步改变形状，而人体在一天内都可能出现微小的形状变化，导致应力集中，产生疼痛，或由于匹配不足出现松动，影响穿戴体验。

2、为了解决穿戴舒适的问题，有一类慢回弹记忆海绵的材料(cn101298490a,cn103030782a,cn103937199a,cn104193954a)，这类材料主要是针对普通海绵的快速反弹性进行了改进，在室温至人体温度下缓慢恢复原来的形状，可以较好的解决上述形状匹配问题。然而该类材料缺乏足够的强度，且临时形状不能维持。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种体温下持续塑形的共混弹性体；可以在20-40℃下贴合人体形状，实现大变形形状固定，再利用体温附近材料的高粘弹性引发的蠕变产生微小变形，对人体形状进一步贴合，以降低应力集中。

2、技术方案：本发明所述的用于体温下持续塑形的共混弹性体，包括30-50体积份的粘弹性转变相材料和50-70体积份的热塑/热固弹性相材料，并经共混制成共混弹性体；所述共混弹性体经预热后在20-40℃下贴合人体形状，在体温下经持续外力作用而发生微小变形，与人体进一步贴合以降低应力集中；与人体分离后，再次加热至高温后回复原来形状；所述预热温度和高温温度为45-100℃；15-40℃下，共混弹性体的弹性模量为0.1-100mpa。

3、其中，所述粘弹性转变相材料为粘弹性热塑/热固聚合物；所述粘弹性转变相材料选自聚氨酯(tpu)、聚丙烯(pp)、环氧树脂(er)、酚醛树脂(pf)、脲醛树脂中的至少一种；所述粘弹性转变相材料的软化温度为45-80℃，在15-40℃下硬化，15-40℃下的弹性模量为1-250mpa，在30-40℃的maxwell模型下松弛时间为2000-5000s。

4、其中，所述热塑弹性相材料为热塑弹性橡胶；所述热塑弹性相材料选自苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、双烯类弹性体、氯乙烯类弹性体、氨酯类弹性体(tpu)、酯类弹性体(tpee)、酰胺类弹性体(tpae)、有机氟类弹性体(tpf)、乙烯醋酸乙烯共聚物(eva)、有机硅类弹性体或乙烯类弹性体中的至少一种；进一步的，所述苯乙烯类弹性体为sbs、sis、sebs、seps中的至少一种；烯烃类弹性体为tpo和/或tpv；双烯类弹性体为tpb和/或tpi；氯乙烯类弹性体为tpvc和/或tcpe；

5、所述热塑弹性相材料的熔融温度为100-200℃，15-40℃下的弹性模量为0.05-50mpa。

6、其中，所述热固弹性相材料为单组份或双组份天然橡胶和合成橡胶，聚醚氨酯弹性体、环氧弹性体、聚酯弹性体、丙烯酸酯弹性体；进一步的，所述单组份或双组份天然橡胶和合成橡胶为胶乳、丁腈橡胶、混炼型聚氨酯、硅胶、丁基橡胶和氯丁橡胶中的至少一种；热固弹性相材料自身交联的交联方式为常温交联、热交联、光交联、湿度交联、辐照交联，15-40℃下的弹性模量为0.05-50mpa。

7、其中，所述热固/热塑弹性相材料为50-70体积份的苯乙烯类弹性体，进一步的，所述苯乙烯类弹性体为sbs、sis、sebs、seps中的至少一种；粘弹性转变相材料为30-50体积份的粘弹性热塑聚氨酯，共混成型后材料的软化温度为45-80℃，15-40℃下的弹性模量为0.1-100mpa；共混成型后的材料在30-40℃下通过蠕变自适应匹配形状，或加热软化后在20-40℃下塑形，形状固定率为60-99％，加热后的形状回复率超过90％。

8、其中，所述热固/热塑弹性相材料为50-70体积份的单组份或双组份有机硅橡胶，粘弹性转变相材料为30-50体积份的粘弹性热塑聚氨酯，硬化成型后材料的软化温度为45-80℃，0-40℃下的弹性模量为0.1-100mpa；硬化成型后的材料在20-40℃下可通过蠕变自适应匹配形状，或加热软化后在20-40℃下塑形，形状固定率为60-99％，加热后的形状回复率超过95％。

9、其中，所述粘弹性转变相为粘弹性热塑聚合物，弹性相为热塑弹性体时，其制备方法为：通过高温共混将相应体积份的热塑弹性体与粘弹性热塑聚合物加热熔化后均匀混合，随后降温硬化成型；

10、所述粘弹性转变相为粘弹性热塑聚合物，弹性相为热固弹性体时，其制备方法为：通过高温共混将相应体积份的液态交联前单组份或双组份热固弹性体分别与粘弹性热塑聚合物加热后均匀混合，随后通过常规交联方式固化成型；

11、所述粘弹性转变相为粘弹性热固聚合物，弹性相为热塑弹性体时，其制备方法为：将相应体积份的热塑弹性体材料与粘弹性热固聚合物粉粒加热后均匀混合，随后降温硬化成型；

12、所述粘弹性转变相为粘弹性热固聚合物，弹性相为热固弹性体时，其制备方法为：将相应体积份的单组份或双组份热固弹性体分别与粘弹性热固聚合物粉粒在室温下共混，随后通过常规交联方式固化成型。

13、其中，所述的高温下有自修复性为材料出现划痕/裂纹后，可将其加热至软化温度使划痕/裂纹闭合。

14、其中，还包括可在人体温附近改变颜色的变色晶体用于显示材料温度，从而指示材料的实际温度，所述变色晶体的颜色可随温度反复变化。

15、上述的用于体温下持续塑形的共混弹性体在制备入耳产品中的应用。

16、其中，所述入耳产品包括耳机和耳塞；所述耳机包括耳机本体，所述耳机本体设有用于塞入耳内的入耳部；

17、当上述的用于体温下持续塑形的共混弹性体应用于制备入耳部或耳塞时，所述入耳部或耳塞经预加热后在体温附近塞入耳内塑形，以匹配耳部构造；取出后在室温环境下保持入耳部或耳塞的轮廓，再次塞入耳内后在体温下可通过持续蠕变以匹配耳部构造。

18、本发明所述的入耳部包括模拟现有技术中不带弹性耳机塞的耳机头部形状，以及带有弹性耳机塞的耳机头部形状；所述的耳机塞开有内孔，用于安装在耳机头部，塞入耳内。本发明所述的共混弹性体可用于制备不带耳机塞的耳机头部，也可用于制备安装在耳机头部上的耳机塞。

19、本发明所述的耳塞是指不具有电子部件可直接塞入耳内使用的耳塞，如降噪耳塞等。

20、其中，所述预加热塑形和体温下蠕变匹配均可以重复。

21、有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)本发明的共混弹性体可以经预热后在20-40℃下贴合人体形状，实现大变形形状固定，再利用体温附近材料的高粘弹性引发的蠕变产生微小变形，实现实时进一步贴合，降低应力集中；与人体分离后在室温下粘弹性降低，自由状态下没有明显形状变化；再次加热至高温后回复原来形状；(2)共混弹性体有良好的弹性，弹性体在循环加载过程中应力应变基本趋于一致，表明其在反复加载过程中不会变形失效；(3)通过选材及调整转变相与弹性相的比例可以使共混后的弹性体具有不同的模量及硬度，适用于不同使用场景，起到有效支撑效果，避免在与人体贴合的过程中脱落；(4)共混弹性体在高温下有自修复性，材料出现划痕/裂纹后，可将其加热至软化温度使划痕/裂纹快速闭合；(5)共混弹性体通过掺入可在人体温附近改变颜色的变色晶体显示材料温度，用于指示材料的实际温度，其颜色可随温度反复变化。