摻雜微膠囊的自修復復合材料在可變溫度場下修復性能研究.pdf

1、低溫推進系統(tǒng)能夠很好的滿足航天任務中需要具有高比沖、低重復啟動次數(shù)、便于空間環(huán)境長期貯運等性能要求，因此低溫推進系統(tǒng)成為未來航天飛行器動力系統(tǒng)的研究重點。然而，低溫推進系統(tǒng)所使用的復合材料壓力容器(COPVS)的可靠性和可重復使用性的問題值得關注，尤其是在低溫使用過程中。微裂紋作為材料性能損傷的導火索，微裂紋的產(chǎn)生會影響材料的力學性能，使得包括強度、硬度等性能大幅度降低。此外，微裂紋的存在會導致氣體滲透和泄露，這限制了COPVS在未來可

2、重復使用的運輸工具上的應用。本論文通過設計一種摻雜微膠囊的自修復材料，實現(xiàn)材料在交變溫度場下的自修復，這種自修復材料在未來的航空航天領域具有廣闊的應用前景。
　　本論文的工作建立在微膠囊的合成及表面改性的基礎之上。采用原位聚合法制備出以脲醛樹脂為壁材、環(huán)氧樹脂E-51為芯材的自修復用微膠囊。在此基礎之上對微膠囊表面進行改性，分析了KH550處理微膠囊表面的的原理和具體實驗方法，并對KH550處理后的微膠囊進行紅外光譜(IR)分析、

3、X射線光電子能譜分析(XPS)等，證明 KH550成功包覆在微膠囊表面。將碳納米管進行酸化，通過XPS等表征方法證明在碳納米管表面引入-COOH。利用碳納米管表面的-COOH和KH550處理后微膠囊表面帶有的-NH2進行反應，將碳納米管接枝在微膠囊表面，通過XPS和SEM等對表面接枝碳納米管的微膠囊進行分析和表征，證明酸化后的碳納米管通過化學反應接枝在微膠囊表面。
　　為了使材料能夠在交變溫度場下實現(xiàn)自修復功能，材料體系選擇為二元

4、自修復體系。首先需要選擇一種合適的潛伏性固化劑，確保材料在低溫狀態(tài)下具有較長的保質期限，通過對潛伏性固化劑的固化機理分析，最終確定采用2MZ-Azine作為潛伏性固化劑，修復體系由修復劑環(huán)氧樹脂微膠囊和潛伏性固化劑2MZ-Azine作組成。對摻雜微膠囊的自修復復合材料進行低溫下靜態(tài)力學性能測試，結果表明，表面接枝碳納米管的微膠囊對基體力學性能影響較小，使用KH550處理的微膠囊次之，未處理的微膠囊對基體材料力學性能影響最大。對三種不同微