微膠囊型自修復(fù)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、微膠囊技術(shù)是聚合物基復(fù)合材料自修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用最多的自修復(fù)方法。利用埋植在基體中的微膠囊破裂時(shí)釋放出的修復(fù)劑對(duì)裂紋進(jìn)行修復(fù)。將包覆有修復(fù)劑的微膠囊與催化劑一起植入到基體材料中，當(dāng)基體材料產(chǎn)生微裂紋時(shí)，微膠囊破裂，膠囊內(nèi)的修復(fù)劑由于毛細(xì)管虹吸作用迅速滲入裂紋表面，與分散在基體中的催化劑接觸而發(fā)生聚合反應(yīng)，生成高度交聯(lián)的聚合物，將裂紋表面粘合，從而達(dá)到自修復(fù)的目的。
　　 本文以尿素、甲醛為囊壁原料，以E-51環(huán)氧樹(shù)脂為囊芯，采用原位聚

2、合法制備了聚脲甲醛包覆環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊?？疾炝嗽吓浔取⑺峄瘯r(shí)間、乳化劑的種類(lèi)及用量對(duì)微膠囊合成的影響，確定了優(yōu)化的合成工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)原料配比控制在1∶1到0.8∶1，酸化時(shí)間為2h，采用十二烷基苯磺酸鈉(DBS)做乳化劑，DBS的用量為芯材質(zhì)量的1.0wt％時(shí)，可以得到表面致密、結(jié)構(gòu)良好、粒徑分布均勻的微膠囊。采用金相顯微鏡測(cè)量了微膠囊的粒徑大小及分布，采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察微膠囊的表面形貌，利用紅外光譜儀(FTIR)

3、分析了微膠囊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，通過(guò)熱失重(TGA)分析了微膠囊的熱穩(wěn)定性能。研究結(jié)果表明:環(huán)氧樹(shù)脂芯材成功被脲醛樹(shù)脂包覆，微膠囊呈規(guī)則的球形，表面粗糙致密，很少粘連，微膠囊的粒徑范圍在20-200μm，平均粒徑為102μm，囊芯含量可達(dá)86.8％，熱穩(wěn)定性能良好，熱穩(wěn)定溫度在260℃左右。
　　 將環(huán)氧樹(shù)脂微膠囊與潛伏性固化劑鄰苯二甲酸酐組成的自修復(fù)體系植入到WSR706固化劑固化的E-44環(huán)氧樹(shù)脂基體中，制備了微膠囊型自修復(fù)環(huán)氧樹(shù)脂

4、復(fù)合材料，采用簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了自修復(fù)試樣修復(fù)前后的沖擊強(qiáng)度，并計(jì)算得到自修復(fù)效率?？疾炝俗孕迯?fù)體系對(duì)基體材料力學(xué)性能的影響，微膠囊植入使基體材料的沖擊強(qiáng)度逐漸下降，潛伏性固化劑的少量植入(＜2.0wt％)對(duì)基體材料有一定的增韌作用。研究了微膠囊的含量對(duì)試樣的自修復(fù)效率的影響，最佳微膠囊和潛伏性固化劑的用量分別為8.0wt％和3.0wt％，最佳自修復(fù)效率為81.5％。并研究了微膠囊的含量對(duì)試樣的多次修復(fù)效率的影響，自修復(fù)試樣的自修復(fù)

5、效率隨著修復(fù)次數(shù)的增加而下降，隨著微膠囊含量的增加，試樣的多次修復(fù)效率增加，當(dāng)微膠囊的含量為10.0wt％時(shí)，自修復(fù)試樣的一次、二次、三次自修復(fù)效率分別可達(dá)79.4％、66.9％、63.2％。采用掃描電鏡表征了自修復(fù)試樣的斷面形貌，微膠囊的植入使得環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的沖擊斷面形貌從平整形態(tài)向針狀斑紋形態(tài)轉(zhuǎn)變。
　　 對(duì)熱焊接修復(fù)方法、液芯纖維修復(fù)方法、微膠囊修復(fù)方法在自修復(fù)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備、自修復(fù)體系對(duì)基體材料力學(xué)性能的影響