微膠囊自修復(fù)復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料在航空和航天等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,但材料在使用過程中不論是宏觀還是微觀上都是容易破壞的,特別是微觀出現(xiàn)微裂紋,將影響材料的各種力學(xué)性能。自修復(fù)復(fù)合材料是智能仿生材料研究的重要方面之一,智能仿生自修復(fù)復(fù)合材料對(duì)基體微裂紋的修補(bǔ)為預(yù)防潛在的結(jié)構(gòu)斷裂危害提供了一種新方法。
　　本課題選用脲醛樹脂為壁材,雙環(huán)戊二烯為芯材,采用原位聚合法制備微膠囊。該修復(fù)體系主要采用雙環(huán)戊二烯與Grubbs催化劑的開環(huán)易位聚合反應(yīng),聚合

2、反應(yīng)產(chǎn)生的鏈終端是活化的,單體可以多次使鏈發(fā)生增長(zhǎng),為多次修復(fù)提供保障。通過系列實(shí)驗(yàn)確定了最佳工藝條件:尿素/甲醛的物質(zhì)的量比為1:2,乳化劑的濃度為0.5％,終點(diǎn)pH值為3時(shí)所制備的微膠囊表面形貌致密光滑、微膠囊的粒徑分布相對(duì)集中,而且微膠囊分散效果很好。此外,研究結(jié)果表明微膠囊粒徑隨攪拌速率的增加而降低,通過控制攪拌速率可以制備較寬粒徑范圍的微膠囊。微膠囊的熱穩(wěn)定性分析結(jié)果表明:微膠囊的熱穩(wěn)定性良好,熱穩(wěn)定溫度約為260℃。

3、　　通過拉伸試驗(yàn)對(duì)微膠囊自修復(fù)復(fù)合材料力學(xué)性能進(jìn)行了研究,并采用有限元軟件分析自修復(fù)材料的斷裂修復(fù)機(jī)理,研究結(jié)果表明:材料斷裂時(shí)裂紋將會(huì)穿破膠囊,修復(fù)反應(yīng)可以在復(fù)合材料內(nèi)部發(fā)生,說明內(nèi)置含有修復(fù)膠結(jié)劑的膠囊使環(huán)氧樹脂材料及其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自愈合功能是可行的。通過多元線性回歸方法,運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)分析工具軟件建立自修復(fù)體系的(Quantitative structure-property relationship)QSPR模型,為發(fā)現(xiàn)新型性能優(yōu)