乙二胺微膠囊的制備與表征.pdf

1、眾所周知，聚合物基復(fù)合材料會因使用時(shí)間的延長難以避免的在材料內(nèi)部或表面形成微裂紋和損傷，導(dǎo)致材料各方面性能都大打折扣，所以快速愈合復(fù)合材料中的裂紋非常關(guān)鍵?，F(xiàn)在研究領(lǐng)域?qū)梦⒛z囊修復(fù)聚合物基復(fù)合材料的關(guān)注點(diǎn)基本上落在溫和反應(yīng)活性的固化劑上，而對固化活性很好的脂肪胺類固化劑的研究還沒有多大進(jìn)展。如果能夠成功包覆脂肪族多胺，則可以保證聚合物基復(fù)合材料在室溫下就可以很快固化，對于能及時(shí)修復(fù)材料內(nèi)部的微裂紋是極具意義的。本論文為了解決以上存在

2、的問題，選擇微膠囊的囊芯物質(zhì)為乙二胺固化劑，壁材物質(zhì)為環(huán)氧樹脂 E51。在聚合物基復(fù)合材料中加入含有固化劑的微膠囊后，使其具有自動修復(fù)能力，這將對將來該類型材料應(yīng)用于航空航天有著重要的意義，自修復(fù)材料將會有很大的發(fā)展空間。
　　本文主要致力于乙二胺微膠囊的合成研究。我們將這兩種微膠囊加入到環(huán)氧樹脂試件中，然后將試件進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，使其產(chǎn)生裂紋，而試件中微膠囊因裂紋的作用而破裂，這樣微膠囊中的芯材乙二胺和環(huán)氧樹脂被釋放出來，由于毛細(xì)作

3、用而進(jìn)入裂紋中，乙二胺和環(huán)氧樹脂相遇發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)將裂紋粘合，起到修復(fù)作用。又因?yàn)楣袒a(chǎn)物為環(huán)氧樹脂的高聚物，這與材料本身的物質(zhì)一致，使得裂紋被修復(fù)后不存在界面匹配差的情況。采用界面聚合法成功制備了芯材為乙二胺壁材為環(huán)氧樹脂的固化劑微膠囊。因?yàn)槲⒛z囊壁材和聚合物基復(fù)合材料的基體材料相同，所以不存在界面結(jié)合差的情況，我們對微膠囊的合成機(jī)理進(jìn)行了設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地研究了微膠囊的合成工藝并對所制備的環(huán)氧樹脂-乙二胺微膠囊進(jìn)行了紅外光譜(IR)分析、表

4、面形貌(SEM)分析、熱穩(wěn)定性分析、粒徑分析和滲透性分析，并對微膠囊應(yīng)用于環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的修復(fù)作用進(jìn)行了初探。最后得出，最佳合成工藝為芯壁比為1:5，攪拌速度200～250r/min之間；反應(yīng)時(shí)間24小時(shí)；乳化劑為Span80和Tween80的復(fù)配乳化劑。在最佳合成工藝條件下，微膠囊的平均粒徑為400μm，粒度分布尺度為180～620μm；外觀為球形或橢球形，多核結(jié)構(gòu)，表面致密且光滑，晶瑩剔透，色澤良好，微膠囊壁材為多孔結(jié)構(gòu)，有一定的

5、滲透性；產(chǎn)率達(dá)到95％以上；微膠囊在低于50℃時(shí)具有良好的熱穩(wěn)定性；芯材乙二胺在包覆為微膠囊后仍然有活性；50℃下老化6h，微膠囊重量減少8.14%。將制備的環(huán)氧樹脂-乙二胺微膠囊和脲醛樹脂-環(huán)氧樹脂預(yù)埋于環(huán)氧樹脂試件中，對其進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測量其斷裂韌性，然后環(huán)氧樹脂試件沿裂紋嵌合好令其自修復(fù)，對其進(jìn)行第二次拉伸試驗(yàn)，測量其自修復(fù)后的斷裂韌性，比較前后力學(xué)性能的變化，分析表征微膠囊的修復(fù)效率。進(jìn)一步證明了所制備的乙二胺微膠囊具有反應(yīng)活性