微膠囊型自修復環(huán)氧樹脂復合材料的制備及性能研究.pdf

1、微膠囊技術是聚合物基復合材料自修復領域應用最多的自修復方法。利用埋植在基體中的微膠囊破裂時釋放出的修復劑對裂紋進行修復。將包覆有修復劑的微膠囊與催化劑一起植入到基體材料中，當基體材料產生微裂紋時，微膠囊破裂，膠囊內的修復劑由于毛細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，生成高度交聯(lián)的聚合物，將裂紋表面粘合，從而達到自修復的目的。
　　 本文以尿素、甲醛為囊壁原料，以E-51環(huán)氧樹脂為囊芯，采用原位聚

2、合法制備了聚脲甲醛包覆環(huán)氧樹脂微膠囊?？疾炝嗽吓浔取⑺峄瘯r間、乳化劑的種類及用量對微膠囊合成的影響，確定了優(yōu)化的合成工藝。實驗結果表明:當原料配比控制在1∶1到0.8∶1，酸化時間為2h，采用十二烷基苯磺酸鈉(DBS)做乳化劑，DBS的用量為芯材質量的1.0wt％時，可以得到表面致密、結構良好、粒徑分布均勻的微膠囊。采用金相顯微鏡測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結構，通過熱失重(TGA)分析了微膠囊的熱穩(wěn)定性能。研究結果表明:環(huán)氧樹脂芯材成功被脲醛樹脂包覆，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)氧樹脂微膠囊與潛伏性固化劑鄰苯二甲酸酐組成的自修復體系植入到WSR706固化劑固化的E-44環(huán)氧樹脂基體中，制備了微膠囊型自修復環(huán)氧樹脂

4、復合材料，采用簡支梁沖擊試驗機測試了自修復試樣修復前后的沖擊強度，并計算得到自修復效率?？疾炝俗孕迯腕w系對基體材料力學性能的影響，微膠囊植入使基體材料的沖擊強度逐漸下降，潛伏性固化劑的少量植入(＜2.0wt％)對基體材料有一定的增韌作用。研究了微膠囊的含量對試樣的自修復效率的影響，最佳微膠囊和潛伏性固化劑的用量分別為8.0wt％和3.0wt％，最佳自修復效率為81.5％。并研究了微膠囊的含量對試樣的多次修復效率的影響，自修復試樣的自修復

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