玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧基自修復(fù)復(fù)合材料的制備及表征化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)...

1、玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧基自修復(fù)復(fù)合材料的制備及表征化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 覃世想指導(dǎo)老師 章明秋 教授 袁彥超 博士,自修復(fù)材料面臨的問題,本體式修復(fù)模式強(qiáng)烈依賴人工干涉，如加熱；對(duì)于外植式修復(fù)模式中的空心管道修復(fù)，裝填和密封管道的困難以及空心管道的特殊加工工藝限制了可能的規(guī)?；I(yè)應(yīng)用；而發(fā)展最快、最有希望獲得實(shí)際應(yīng)用的微膠囊修復(fù)方式，卻因?yàn)樾迯?fù)體系選擇不當(dāng)或微膠囊化的困難而達(dá)不到理想的修復(fù)效果。,論文創(chuàng)新之處,本論文選用

2、目前正在迅速發(fā)展的微膠囊型自修復(fù)體系作為研究對(duì)象，以日常生活中被廣泛應(yīng)用的玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料作為修復(fù)對(duì)象，選擇通用的性能優(yōu)良的膠粘劑：環(huán)氧預(yù)聚物/固化劑雙膠囊作為修復(fù)體系，在室溫條件下即可滿足自修復(fù)功能實(shí)現(xiàn)所必需的能量供給和物質(zhì)供給。分別對(duì)環(huán)氧預(yù)聚物及其固化劑進(jìn)行微膠囊化，有利于提高修復(fù)劑組分的穩(wěn)定性、長(zhǎng)期保持修復(fù)劑組分的活性，有利于大規(guī)模日常應(yīng)用。,圖1 雙膠囊修復(fù)體系修復(fù)原理示意圖,表1：L9(34)正交實(shí)驗(yàn)表,,玻璃纖維增強(qiáng)

3、環(huán)氧基層壓板板的測(cè)試方法,完整的測(cè)試過程按照正交表的設(shè)計(jì)，包括三個(gè)步驟：（1）不同能量的沖擊破壞：分別使用1.5、2.5、3.5J 的落錘沖擊能量對(duì)測(cè)試樣板進(jìn)行沖擊破壞,并使用硫化機(jī)在常溫下對(duì)選定的樣板進(jìn)行加壓處理（3min）；（2）采用超聲-T掃描法測(cè)定受損面積并計(jì)算其自修復(fù)效率；（3）采用電子掃描顯微鏡對(duì)破壞面進(jìn)行掃描分析。,隨著反應(yīng)溫度的升高，體系的自修復(fù)程度逐漸增大，達(dá)到最大反應(yīng)速率的時(shí)間也逐漸縮短。,恒溫DSC法研究體系

4、的自修復(fù)動(dòng)力學(xué),固化反應(yīng)過程連續(xù)紅外光譜圖,反應(yīng)過程中各官能團(tuán)相對(duì)濃度變化圖,如圖 6、圖7所示，環(huán)氧828、PETMP（丙基巰基丙酸酯）和 BDMA（胺催化劑）混合物的活性官能團(tuán)環(huán)氧基、巰基和羥基在固化反應(yīng)過程中紅外吸收振動(dòng)峰相對(duì)濃度不斷變化（以惰性官能團(tuán)羰基吸收峰為參比）,其中巰基和環(huán)氧基濃度逐漸降低，而羥基濃度逐漸增加。官能團(tuán)濃度變化與反應(yīng)機(jī)理完全相吻合。,材料力學(xué)性能的表征,圖3-1 不同膠囊含量的環(huán)氧板沖穿效果圖a：0；b：5

5、%；c：10%；d：20%,圖3-2 不同膠囊含量的環(huán)氧板沖穿實(shí)驗(yàn)載荷曲線對(duì)比圖,,,,,,,,,掃描電子顯微鏡及發(fā)射能譜圖,分析破壞面的成分觀察不同破壞程度下的修復(fù)情況,純環(huán)氧板沖擊破壞面的能譜圖,含20%膠囊環(huán)氧板沖擊破壞面的能譜圖,能譜比較圖,純環(huán)氧板沖擊破壞面的電鏡圖,含20%膠囊的環(huán)氧板沖擊破壞面電鏡圖,破壞面比較圖,純環(huán)氧板與含20%膠囊的環(huán)氧板在裂縫破壞模式下的電鏡圖比較,超聲-T 掃描結(jié)果,正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果,破壞面積與時(shí)間

6、關(guān)系圖,修復(fù)時(shí)間: a：0 b: 1h c: 12h d: 24h,含10%膠囊的環(huán)氧板超聲-T掃描照片,結(jié)論,含膠囊板具有更優(yōu)的抗沖擊性能，但高沖擊能量下純環(huán)氧板與含膠囊板的破壞模式趨同自修復(fù)過程主要是修復(fù)劑依靠毛細(xì)管吸力將裂紋填滿的過程，因此裂紋大小對(duì)修復(fù)效率影響最大.在實(shí)際修復(fù)過程中，由于難以