乙二胺微膠囊的制備與表征.pdf

1、眾所周知，聚合物基復合材料會因使用時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，導致材料各方面性能都大打折扣，所以快速愈合復合材料中的裂紋非常關鍵。現(xiàn)在研究領域對利用微膠囊修復聚合物基復合材料的關注點基本上落在溫和反應活性的固化劑上，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展。如果能夠成功包覆脂肪族多胺，則可以保證聚合物基復合材料在室溫下就可以很快固化，對于能及時修復材料內(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為乙二胺固化劑，壁材物質為環(huán)氧樹脂 E51。在聚合物基復合材料中加入含有固化劑的微膠囊后，使其具有自動修復能力，這將對將來該類型材料應用于航空航天有著重要的意義，自修復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，然后將試件進行拉伸實驗，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，由于毛細作

3、用而進入裂紋中，乙二胺和環(huán)氧樹脂相遇發(fā)生交聯(lián)反應將裂紋粘合，起到修復作用。又因為固化產(chǎn)物為環(huán)氧樹脂的高聚物，這與材料本身的物質一致，使得裂紋被修復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。因為微膠囊壁材和聚合物基復合材料的基體材料相同，所以不存在界面結合差的情況，我們對微膠囊的合成機理進行了設計，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，并對微膠囊應用于環(huán)氧樹脂復合材料的修復作用進行了初探。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；反應時間24小時；乳化劑為Span80和Tween80的復配乳化劑。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，多核結構，表面致密且光滑，晶瑩剔透，色澤良好，微膠囊壁材為多孔結構，有一定的

5、滲透性；產(chǎn)率達到95％以上；微膠囊在低于50℃時具有良好的熱穩(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)氧樹脂預埋于環(huán)氧樹脂試件中，對其進行拉伸試驗，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，對其進行第二次拉伸試驗，測量其自修復后的斷裂韌性，比較前后力學性能的變化，分析表征微膠囊的修復效率。進一步證明了所制備的乙二胺微膠囊具有反應活性