【博士】微膠囊增韌樹脂基復(fù)合材料的研究

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　　【博士】微膠囊增韌樹脂基復(fù)合材料的研究　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西北工業(yè)大學(xué)　　學(xué)位年度：2007　　氰酸酯樹脂(CE)和雙馬來酰亞胺(BMD這兩種高性能樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的耐熱性和抗疲勞性等優(yōu)點(diǎn)，使得它們可應(yīng)用于航空航天、電子等許多領(lǐng)域，但是他們均存在固化后樹脂基體脆性大、韌性差等缺點(diǎn)，又使得它們的應(yīng)用受到一定限制，因此有關(guān)CE和BMI的增韌改性研究較多。在樹脂基體中埋置包覆有液態(tài)物質(zhì)的微膠囊可起到增韌樹脂基復(fù)合材料的作用，這類微膠囊在樹脂基復(fù)合材料應(yīng)用的潛在趨勢，使得合成可以應(yīng)用樹脂基復(fù)合材料的微膠囊和制備埋置有微膠囊的樹脂基復(fù)合材料成為研究熱點(diǎn)。本文擬合成一種具有良好耐熱性的微膠囊，以CE和BMI為研究對象，制備微膠囊增韌的CE和BMI樹臘基復(fù)合材料。主要研究內(nèi)容有：　　以尿素、甲醛為壁材原料，以雙酚A型環(huán)氧樹脂(DGEBPA)為囊芯，采用原位聚合法合成以聚脲甲醛(PUF)包覆DGEB隊(duì)微膠囊(MCEs)。討論不同工藝參數(shù)如聚脲甲醛預(yù)聚體、尿素與甲醛重量比、攪拌速率、表面活性劑濃度、pH值調(diào)節(jié)時(shí)間和升溫速率等對MCEs物理性能的影響。利用傅立葉紅外光譜(FTIR分析MCEs的化學(xué)結(jié)構(gòu)，通過光學(xué)顯微鏡(0M)、金相顯微鏡(MS)、掃描電子顯微鏡(SEM)觀察MCEs的形貌。利用能量X．射線衍射能譜儀(EDA)()分析MCEs的表面組成，采用OM技術(shù)確定MCEs的壁厚及粒徑大小與分布。利用差示掃描量熱法∞SC)和熱失重分析法(TGA)分析MCEs的熱性能。分析MCEs在丙酮中的滲透性能，初步分析了MCEs的力學(xué)性能。研究結(jié)果表明，MCEs可以成功采用原位聚合法合成，通過調(diào)節(jié)不同工藝參數(shù)可以控制MCEs的尺寸大小與表面形貌。合成出的MCEs具有良好的儲(chǔ)存性，并具有良好的耐熱性、耐溶劑性以及一定力學(xué)性能。　　 MCEs對BADCy和BMI／BA體系的主要增韌機(jī)理類似于橡膠彈性體對熱固性樹脂的增韌機(jī)理，即在應(yīng)力作用下，作為分散相的MCEs可以引發(fā)微裂紋和剪切帶，吸收大量的斷裂能，同時(shí)起到抑制、鈍化裂紋的作用。由于MCEs粒徑大小不同及纖維之間存在一定的間隙大小，不同粒徑大小MCEs對復(fù)合材料的增韌機(jī)理可能不同。對于大粒徑MCEs而言，由于纖維之間的間隙相對較小，不能保護(hù)MCEs，在復(fù)合材料成型加壓過程中，MCEs易發(fā)生破裂，釋放的囊芯DGEBPA在受熱過程中可能發(fā)生聚合反應(yīng)，從樹脂基體中分離出來，形成兩相結(jié)構(gòu)，從而起到增韌作用，同時(shí)釋放出的囊芯還可能改善樹脂基體與纖維之間粘接力而達(dá)到提高材料性能的目的。對于小粒徑的MCEs，由于纖維之間的間隙可以作為MCEs的天然保護(hù)場所，MCEs對材料的增韌作用主要是通過在樹脂基體中引發(fā)微裂紋和剪切帶，抑制或鈍化裂紋的擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)的?！　?

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