【碩士】自修復(fù)微膠囊的制備及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用

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　　【碩士】自修復(fù)微膠囊的制備及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：陜西科技大學(xué)　　學(xué)位年度：2010　　受到外界各種因素以及本身缺陷的影響，聚合物基復(fù)合材料在使用過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生裂紋或損傷，致使材料的機(jī)械性能下降，因此對(duì)微裂紋的及時(shí)發(fā)現(xiàn)、修復(fù)是非常必要的。自修復(fù)材料也因此而誕生了。自修復(fù)技術(shù)的成功應(yīng)用可以延長(zhǎng)材料的使用壽命，特別是對(duì)那些人們很難進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的對(duì)象，如航空器、橋梁等復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域，其應(yīng)用潛力巨大。　　微膠囊技術(shù)是目前實(shí)現(xiàn)自修復(fù)功能的一種重要途徑，受到了很廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。本文就微膠囊的主要功能，合成原料，合成方法，以及表征方法等方面對(duì)微膠囊技術(shù)進(jìn)行了概述及綜評(píng)。還介紹了微膠囊技術(shù)在復(fù)合材料自修復(fù)方面的應(yīng)用概況，并指出了文章的研究背景，目的，意義和方法?！　? 本文以水為介質(zhì)，以尿素、甲醛為囊壁原料，環(huán)氧樹(shù)脂為囊芯，十二烷基苯磺酸鈉和阿拉伯樹(shù)膠復(fù)配作為乳化劑，在60℃下，采用原位聚合法，合成脲醛樹(shù)脂自修復(fù)微膠囊，詳細(xì)探討了聚脲甲醛微膠囊的制備工藝，以及反應(yīng)條件(反應(yīng)時(shí)間，乳化劑用量及乳化時(shí)間，pH值)對(duì)形貌、粒徑及包覆率進(jìn)行了詳細(xì)探討，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案及合成工藝，確定微膠囊的最佳合成方法。為了提高脲醛樹(shù)脂微膠囊的穩(wěn)定性，通過(guò)選擇化學(xué)結(jié)構(gòu)不同、性能不同的聚乙烯醇(PVA)，苯酚，三聚氰胺對(duì)脲醛樹(shù)脂進(jìn)行改性，確定優(yōu)化反應(yīng)條件。用光學(xué)顯微鏡(OM)掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(FTIR)、示差掃描量熱儀(DSC)，熱重分析儀(TG)，接觸角測(cè)定儀等對(duì)合成的微膠囊進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明：采用原位聚合法，成功的合成了以環(huán)氧樹(shù)脂E．5 1為芯材，脲醛樹(shù)脂及其改性物為微膠囊的壁材。優(yōu)化的合成工藝為：尿素與甲醛的摩爾比為1：2，囊壁與囊芯的質(zhì)量比為3：1 0，攪拌速率為400rpm，終點(diǎn)pH值為3．O，酸化即固化時(shí)間為2h，復(fù)配乳化劑DBS與阿拉伯樹(shù)膠所占體系的質(zhì)量比分別為1％，2％。合成的脲醛樹(shù)脂微膠囊的平均粒徑為60,um，表面平滑，包覆率為6％。三種改性后的微膠囊的熱穩(wěn)定性均有所提高；其中苯酚改性的熱穩(wěn)定性最好；聚乙烯醇改性微膠囊的疏水性下降，苯酚和三聚氰胺改性的微膠囊的疏水性都有所增強(qiáng)?！　? 為了研究微膠囊對(duì)復(fù)合材料的影響，選擇不飽和聚酯1 9 1為基體材料，將實(shí)驗(yàn)室制備好的微膠囊放入基體材料中，測(cè)定微膠囊對(duì)基體材料力學(xué)性能的影響。通過(guò)多功能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)定了樣品的力學(xué)性能，懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)定了樣品的抗沖擊性能。研究結(jié)果表明：將微膠囊放入基材中，樹(shù)脂的固化時(shí)間延遲，并且隨著膠囊量的增多，固化時(shí)間增大，微膠囊的添加可提高材料的塑性，降低材料的脆性。同時(shí)微膠囊的添加量對(duì)試樣的性能也有影響，大量的添加會(huì)降低材料的彈性模量。隨著微膠囊的添加，聚酯的抗沖強(qiáng)度減小，可能是微膠囊的添加在一定程度上改變了基體材料的結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于微膠囊修復(fù)作用需要一定的時(shí)間，而沖擊是瞬間的作用，微膠囊中的修復(fù)劑沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)修復(fù)內(nèi)部的破損?！　?

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