自修复微胶囊分散对复合材料拉伸性能的影响

为改善亚乙基降冰片烯(ENB)自修复微胶囊在环氧树脂(Epoxy)中的分散性, 采用KH560偶联剂对ENB微胶囊表面进行处理, 探讨KH560改性ENB 微胶囊(KH560-ENB)在Epoxy材料中的分散性及KH560-ENB环氧树脂材料(KH560-ENB/Epoxy)的拉伸性能。结果表明: 对未改性的ENB微胶囊树脂复合材料(ENB/Epoxy), 当ENB微胶囊与Epoxy质量比小于或等于5%时, ENB/Epoxy的拉伸断裂强度、拉伸模量以及断裂伸长率均随ENB微胶囊与Epoxy质量比的增加而降低, 但经不同温度预固化后, ENB/Epoxy复合材料拉伸指标初始下降速率均不同; KH560-ENB微胶囊在Epoxy中累积分布线性拟合相关系数为0.9945, 接近于1, 说明KH560-ENB微胶囊在Epoxy中分散性好, 且KH560-ENB/Epoxy复合材料的拉伸断裂强度提高19.1%, 拉伸模量提高6.6%; 对KH560-ENB/Epoxy复合材料的SEM断面观察结果表明, KH560-ENB微胶囊与Epoxy界面粘接良好。     

微胶囊埋植型自修复涂层研究进展

微胶囊埋植型自修复涂层是自修复复合材料的研究热点之一,它是模拟生物体损伤自愈合的原理,实现对涂层微裂纹、划痕等缺陷的自我修复,可有效提升涂层的耐蚀性能和使用寿命。从修复机理进行分类,微胶囊埋植型自修复涂层可分为腐蚀抑制型和反应修复型。腐蚀抑制型是通过微胶囊释放缓蚀剂延缓基体的腐蚀进程,反应修复型则是通过微胶囊释放的修复剂实现对涂层损坏处的修补。系统地回顾了微胶囊埋植型自修复涂层的典型研究成果和近期动态,详细阐述了自修复涂层的设计和修复机制,着重对不同涂层修复体系的优缺点和适用范围进行了讨论。最后,根据微胶囊埋植型自修复涂层的研究现状,提出了该领域存在的缺陷以及未来的发展方向。     

微胶囊对微胶囊/环氧树脂复合材料增韧作用

使用脲醛(Urea-formaldehyde)树脂-环氧树脂微胶囊(E-51)和三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂 (Melamine-urea-formaldehyde)-环氧树脂微胶囊(E-51)制备微胶囊/环氧树脂复合材料样品。对其力学性能进行了测试, 并对复合材料的断面形貌进行了观察, 研究了微胶囊对微胶囊/环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明: 随着微胶囊用量的增加, 复合材料拉伸强度和弯曲强度有所降低; 微胶囊质量分数小于2%时, 复合材料断裂伸长率和断裂弯曲应变有所提高; 大于2%时复合材料断裂伸长率和断裂弯曲应变下降。微胶囊对环氧树脂有增韧效果, 微胶囊表面越粗糙, 粒径越小, 增韧效果越明显。在裂纹扩展区, 大部分微胶囊破裂, 裂纹终止区, 大部分微胶囊剥离。      

海藻酸钙/环氧微胶囊在水泥基材料中的自修复作用

采用锐孔-凝固浴法制备海藻酸钙/环氧树脂复合微胶囊,将其应用于水泥基自修复材料。表征了微胶囊的微结构、力学强度和吸水溶胀等性能,并通过X射线计算机断层扫描技术和SEM/EDS分析微胶囊在水泥基材料中的修复作用机制。结果表明:制备的海藻酸钙微胶囊为三维网络支架结构;在粒径为0.7~2 mm,粒径尺寸不影响微胶囊的强度;海藻酸钙含量决定微胶囊的强度、吸水率和溶胀率。海藻酸钙/环氧微胶囊的裂缝修复机制为:基体产生裂缝,微胶囊发生破裂释放环氧树脂,粘结裂缝;裂缝中有水渗入时,微胶囊吸水溶胀,堵塞裂缝,进而促进周围水泥颗粒的继续水化,修复裂缝。     

羰基铁粉改性环氧树脂/乙基纤维素微胶囊的吸波性能

以羰基铁粉为吸波剂用溶剂蒸发法制备出环氧树脂/乙基纤维素微胶囊,使用矢量网络分析仪、激光粒度分析仪、ESEM-EDS和FTIR分别表征了微胶囊的吸波性能、粒径分布、颗粒特性以及化学结构。结果表明：羰基铁粉嵌入乙基纤维素中物理结合成微胶囊壁材,羰基铁粉提高了微胶囊的吸波性能。羰基铁粉的粒径越小与电磁波相互作用的面积越大,微胶囊的吸波性能越好。频率为18 GHz时,未掺羰基铁粉的微胶囊电磁波反射损失为-1.63 dB,而掺入粒径为3 μm和0.5 μm羰基铁粉(掺量50%)的微胶囊电磁波反射损失分别为-5.08 dB和-5.44 dB,分别降低了3.45 dB和3.81 dB。掺入粒径为0.5 μm羰基铁粉的微胶囊不团聚,其微观形貌更好。     

光引发自修复微胶囊的制备及涂层自修复性能EI北大核心CSCD

以光固化树脂脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和光引发剂为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备了可用于光引发自修复的微胶囊。通过红外光谱、扫描电镜观察了微胶囊的形态及结构,采用光学显微镜、激光粒度分析仪、热重分析仪对自修复微胶囊的粒径、热稳定性及修复效果进行了表征。结果表明,芯材被成功包覆在微胶囊中,微胶囊合成的优化转速为500 r/min,在此转速下,微胶囊的平均粒径为101.9μm,包覆率为51.46%,微胶囊热稳定温度为226℃。将所制备的微胶囊埋置于涂层中,通过光学显微镜可观察到涂层中的裂纹在UV光照20 min之后得到了明显的修复,且修复过程绿色高效。     

环氧树脂-脲醛树脂@2-甲基咪唑微胶囊/环氧树脂复合材料的制备及自修复性能

以一步原位聚合法制备芯材为环氧树脂（E-51）,壁材为脲醛树脂（UF）的E-51-UF微胶囊。采用FTIR、SEM、TG、粒度分析仪等分别对E-51-UF微胶囊结构、表面形貌、耐热性和粒径分布进行了表征。以E-51-UF微胶囊为核,固化剂2-甲基咪唑（2-MI）为壳通过共混复合,得到E-51-UF@2-MI复合微胶囊。将E-51-UF@2-MI微胶囊填充到E-51基体中,制备了E-51-UF@2-MI微胶囊/E-51复合材料拉伸试样、弯曲试样和梯形双悬臂梁（TDCB）修复试样,并采用电子万能试验机测试其性能。分析了填充E-51-UF@2-MI微胶囊质量分数对E-51-UF@2-MI微胶囊/E-51复合材料力学性能及自修复性能的影响。结果表明:制备的E-51-UF微胶囊呈现规整球形结构,平均粒径为130 μm,耐热温度达364℃;E-51-UF@2-MI复合微胶囊质量分数为10wt%时,E-51-UF@2-MI微胶囊/E-51复合材料拉伸强度达到最大值,为31.17 MPa,弯曲强度为66.77 MPa,最大修复率为90.1%。      

微胶囊自修复复合材料的研究进展

预埋微胶囊法是实现复合材料自修复方法的一种,也是目前复合材料修复领域的研究热点之一.迄今为止,有多种基于微胶囊技术的自修复系统的复合材料的报道.尽管微胶囊的加入使得复合材料可以实现自修复并有增韧功能,但也使材料的拉伸断裂强度、弹性模量等下降,限制了其应用.讨论了实现自修复微胶囊技术存在的问题,即胶囊耐热性差、胶囊分散性差、界面粘接强度低等,综述了文献中用到的解决方法,总结了不同力学测试手段的自修复效率的表征方法,对微胶囊自修复复合材料的应用有一定的借鉴和指导意义.     

介孔材料SBA-15为修复剂载体的环氧树脂自修复形状记忆复合材料

将介孔二氧化硅SBA-15(MS)装载甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)修复体系(MS@GMA),引入氢化双酚A环氧树脂与聚醚胺组成的形状记忆环氧基体(SMEP)中,得到MS@GMA/环氧自修复形状记忆复合材料(SMPC).研究了介孔材料含量与表面改性对SMPC的力学性能、自修复以及形状记忆性能的影响.扫描电子显微镜结果表...     

呋喃环氧树脂微颗粒/环氧树脂复合材料的制备及多次自修复性能

合成了具有热可逆Diels-Alder(D-A)反应官能团的固态颗粒状的呋喃环氧树脂修复剂和1,2-二马来酰亚胺基乙烷固化剂,通过核磁共振氢谱证实了2种化合物的化学结构。然后制备呋喃环氧树脂微颗粒/环氧树脂自修复复合材料。通过测试自修复复合材料修复率可知,当呋喃环氧树脂微颗粒填充质量分数为60%时,第1次自修复率为85.1%,第2次自修复率为96.3%,第3次自修复率为80.6%,表明制备的复合材料具有多次重复自修复性能。在第2次自修复时,由于呋喃环氧树脂充分溶解填充到裂纹处与固化剂交联,因此第2次自修复率最高。但可逆自修复材料本身随着修复次数的增加,自修复性能变差,第3次自修复率下降。     

复合微胶囊填充型环氧树脂自修复复合材料的老化性能

采用浇注成型法制备新型环氧树脂-脲醛树脂@2-甲基咪唑复合微胶囊(E-51-UF@2-MI复合微胶囊)/环氧树脂自修复复合材料,研究湿热老化(65℃去离子水)、化学腐蚀(40%硫酸溶液、40%氢氧化钠溶液)、395 nm紫外线老化对新型自修复复合材料拉伸强度、弯曲强度和自修复性能的影响。结果表明,新型自修复复合材料在65℃去离子水中浸泡8 h后,吸湿率达到稳定状态,最大吸湿率为0.15%;在40%硫酸溶液中浸泡4 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为25.7%和21.6%;在40%氢氧化钠溶液中浸泡5 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为22.5%和19.8%;经紫外线老化4 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为26.1%和46.1%;在40%硫酸溶液和395 nm紫外线老化条件下,修复率呈现下降趋势,而在40%氢氧化钠溶液腐蚀条件下,其修复率先略有上升后不断下降。自修复性能下降原因在于:基体老化、微胶囊老化,以及微胶囊与基体的脱离。     

微胶囊技术及其在固化环氧体系中的应用

阐述了微胶囊表面形态、粒度、厚度、包埋率、机械强度、渗透性、热稳定性能等的检验方法与表征,介绍了界面聚合法、原位聚合法和溶剂蒸发法3种固化剂或促进剂的微胶囊化技术,综述了微胶囊技术在固化环氧体系中的应用,并展望了其发展前景。     

凹凸棒粘土对炭黑/环氧复合材料电性能的影响

通过溶液混合法制备了凹凸棒(ATT)/炭黑(CB)/环氧树脂(EP)复合材料。使用紫外可见光光谱仪(UV-Vis)和Zeta电位测试仪对CB和(或)ATT在丙酮溶剂中的分散稳定性进行了研究。使用扫描电子显微镜(SEM)和电阻仪分别研究了不同填料比例以及含量对EP复合材料微观结构和电阻率的影响。结果表明,ATT的加入可以有效增强CB在溶剂中的分散稳定性并促进EP基体中导电网络的形成。当CB与ATT质量比为5∶1时,复合材料的电阻率比不添加ATT时下降了2个数量级;其渗流阈值(1%)(质量分数,下同)小于具有相同填料含量的CB/EP复合材料(1.8%)。最后探讨了ATT对CB/EP复合材料电性能影响的可能机理。     

MPCMs/环氧树脂复合材料导热调温性能

目的 制备MPCMs/环氧树脂复合材料,研究石蜡相变微胶囊(MPCMs)对环氧树脂导热调温性能的影响.方法 采用共混法制备MPCMs/环氧树脂复合材料,对共混改性的复合材料进行导热、储热、调温及热稳定性能表征.结果 MPCMs/环氧树脂复合材料导热系数增大,为原来的4.91倍以上,相变潜热特性与MPCMs的质量分数成正比,有自我调节温度能力.结论 MPCMs/环氧树脂复合材料提高了环氧树脂的导热性能,保留了MPCMs的相变储热调温性能,热稳定性良好.     

碳纳米管-玻璃纤维织物增强环氧复合材料的结构与性能

通过物理沉积法和静电吸附法在玻璃纤维织物(GF)表面包覆多壁碳纳米管(MWCNTs),制备GF-d-CNTs和GF-a-CNTs两种多尺度增强体,采用真空灌注工艺制备MWCNTs-GF增强环氧复合材料。采用静态、动态力学法、扫描电镜、红外光谱等分析手段,对复合材料的拉伸、弯曲、层间剪切、黏弹性和微观组成结构表征。结果表明:MWCNTs包覆于GF表面形成"倒刺"结构,并通过啮合作用增强了复合材料界面的强度和树脂韧性,提高了复合材料的玻璃化温度(Tg)等;与纯GF复合材料相比,GF-d-CNTs复合材料的拉伸强度和模量分别提高14.5%和37.9%,弯曲强度和模量分别提高26.2%和36.6%,层间剪切强度提高31.5%;GF-a-CNTs复合材料的Tg提高了8.9℃。     

自修复环氧胶粘剂分子设计

在自修复聚合物复合材料中,修复剂黏度和高聚物强度是保证自修复过程实现的重要因素。文中以合成用于自修复材料的环氧树脂微胶囊为目的,在双酚A型环氧树脂(E-51)中加入稀释剂正丁基缩水甘油醚(BGE)降低黏度,采用傅里叶红外(FT-IR)分析稀释剂对环氧胶粘剂与微胶囊咪唑类固化剂交联反应的影响,表征了在固化过程中稀释剂参与环氧胶粘剂与咪唑类固化剂的交联反应;使用差示扫描量热(DSC)技术对该固化反应进行动力学研究,确定出稀释剂的最佳用量;通过拉伸实验测定了环氧树脂固化产物的强度,表明BGE的加入增强了环氧树脂的胶粘性能。     

聚砜/环氧树脂体系的双连续相结构及其应变激励下的修复性能

研究了聚砜含量为10%的E-51/PSF/MTHPA/2,4-EMI共混体系在等温固化时双连续相相结构的演变过程及在不同应变下的自修复性能。扫描电子显微镜(SEM)和倒置相差显微镜照片验证了双连续相相结构的演变过程。倒置相差显微镜测试的结果表明,90℃固化3 h后聚砜/环氧固化体系伸长率较高,回弹及应力松弛性能较好,后固化样品的自修复性能较理想。     

纳米粒子改性环氧树脂及其复合材料力学性能研究

通过机械共混法制备了Al2O3纳米粒子改性环氧树脂基体,研究了纳米粒子含量对改性树脂基体力学性能的影响,并采用紧凑拉伸实验研究了纳米粒子改性环氧树脂的断裂韧性。利用改性树脂制备了玻璃纤维增强复合材料,研究了改性复合材料的力学性能与纳米粒子含量之间的关系。结果表明:纳米粒子的加入明显改善了环氧树脂基体的断裂韧性并且有助于提高树脂与纤维之间的界面粘接强度,因而使改性复合材料的层间性能明显提高而其他力学性能基本不变。