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热固性树脂基复合材料例如环氧树脂等脆性材料,在过载情况下内部容易产生裂纹,降低材料的力学性能和使用寿命。将修复剂微胶囊化加入树脂基体中,裂纹扩展至微胶囊时修复剂流出填补裂纹,从而实现材料的自我修复,对提高材料安全性具有重要意义。本文首先选择文献报道最多的原位乳液聚合法制备了环氧树脂E51的微胶囊。通过前期筛选发现采用吐温80和司班80复配(质量比4:1)作为乳化剂可制备形貌规则的球形微胶囊。为研究多因素影响下的微胶囊最佳制备条件,本文选取包覆温度、表面活性剂浓度、芯壁比和包覆转速作为研究变量,采用中心复合(CCD)响应曲面法优化微胶囊制备工艺。响应曲面分析得出最佳工艺条件为:表面活性剂浓度为1.10 wt%,搅拌转速为641.64 rpm,芯壁比为0.88:1,反应温度为61.7℃。该条件下微胶囊形貌为规则致密球型,粒径约为87μm,壁厚为3~5μm,包覆率为85.43%,内部芯材具备反应活性。除了用原位乳液聚合法直接制备液芯微胶囊,还可以先制备空心微胶囊再进行负压渗透的方法得到具有自修复效果的微胶囊。本文还将发泡技术和原位聚合法结合制备了脲醛为壁材的空心微胶囊,探讨了表面活性剂、预聚物浓度、搅拌速度、盐析剂和固化剂添加量对空心微胶囊制备的影响。在最佳工艺下可以制备粒径分布在100μm左右,表面致密而粗糙,形貌为规则球型的空心微胶囊。含动态DA键的环氧树脂目前已被大量文献报道可实现多次自修复。本文根据文献方法制备了含动态DA键的环氧树脂,并通过负压渗透分别制备了含动态DA键的环氧树脂和三乙烯四胺的微胶囊。负压渗透含DA键的环氧树脂和三乙烯四胺后的包覆率分别为61.10%和76.32%。在此基础上,本文采用划痕实验测试了微胶囊自修复性能。实验结果表明,在基体中添加15 wt%粒径为150-200μm的微胶囊可实现较好的自修复效果,含DA键的环氧树脂微胶囊能实现多次自修复。微胶囊添加量10 wt%以下对树脂基体性能影响不大。固化动力学研究表明微胶囊对树脂基体固化有一定的影响,但固化动力学模型参数变化不大。总体来说,微胶囊的添加在赋予材料自修复性能的基础上对基体的本身性质影响不大,有望提高材料的使用寿命和安全性,具有广泛的意义。