自修复材料中自修复体系研究进展

自修复材料可以模仿生物体自行愈合,具有广泛的应用前景。本文从填埋物修复(微胶囊及液芯纤维)自修复系统出发,结合近年来最新的研究成果,分析了针对影响微胶囊型自修复材料性能的三个主要因素,(1)自修复微胶囊芯材,即修复剂和催化剂体系;(2)自修复微胶囊的壁材;(3)自修复材料及其性能.并展望了自修复材料今后的研究方向。     

异氰酸酯胶囊型自修复高分子材料研究进展

回顾了微胶囊型自修复高分子材料中双环戊二烯-Grubbs催化剂、聚二甲基硅氧烷-锡(铂)催化剂、环氧树脂-固化剂和异氰酸酯等自修复体系的研究现状,重点介绍了异氰酸酯胶囊型自修复材料的修复机理和研究新进展。异氰酸酯胶囊型自修复是通过异氰酸酯修复剂(主要是异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯及其三聚体等)潮固化来实现,并简要探讨了影响微胶囊自修复高分子材料自修复效果的主要因素(微胶囊的芯材、力学性能以及微胶囊与基材的相容性)。最后指出了微胶囊型自修复高分子材料今后的研究方向(建立自修复过程的模型,将微胶囊应用到存在一些如晶界、气孔等微结构的材料中)及其应用前景(提高航空航天和民用高铁等高速高风险项目的可靠性,开发自修复涂料、胶黏剂等)。     

沥青自愈合技术的研究进展与展望

从自愈合聚合物材料的主要愈合机理和沥青材料自愈合的方法两个角度介绍沥青材料自愈合技术的研究进展。高分子聚合物材料的愈合机理包括:基于微胶囊和液芯纤维的愈合方法;基于可逆共价键和非共价键的愈合机理;基于形状记忆材料以及纳米粒子的自修复机理等。简单介绍了沥青材料发生自愈合的理论基础。沥青材料的自愈合方法包括:微胶囊法;自愈合聚合物材料改性沥青;加热愈合方法。分析了沥青材料自愈合几种不同方法的优缺点,并对未来的研究方向做出了展望:微胶囊法属于聚合物材料愈合中初级的修复方法,属于被动修复且局限性较多。沥青自愈合的研究应着眼于促进或提高沥青自身的自愈合能力和提出新的加热促进愈合的方法。     

自修复高分子材料研究进展

从自修复高分子材料的分类与修复原理着手,介绍了国内外本征型和复合型自修复高分子材料的研究进展。其中本征型自修复高分子材料涉及基于酰腙键、双硫键、氮氧键、Dieal-Alder等基于共价键的断裂自发性生长的自修复型高分子材料,基于氢键型、超疏水型、离子作用、配位键等的可逆非共价键型自修复高分子材料;复合型自修复高分子材料涉及填充微胶囊型和仿生人体血管型自修复高分子材料,最后对自修复高分子材料的发展趋势进行了展望。     

明胶一海藻酸钠复合纤维的研制及性能表征

明胶（Gel）与海藻酸钠（sA）溶液共混得到不同配比的纺丝原液,通过黏度法,从热动力学角度对两种高分子材料的相容性及分子间作用力进行表征,结果表明,当SA：Gel比例为3：1时最优,此时共混液中两种高分子间存在较为强烈的分子间作用力,并辅以红外光谱分析,再对各种比例条件下共混液的膜材料进行了力学性能的检测,结果显示在该比例时膜材料具有最强的抗张强度。采用正交试验方法对SA—Gel共混纤维的后处理条件进行优化,结果表明,对共混纤维的断裂强度和断裂伸长率影响最大的因素,分别是热处理温度和拉伸率,而共混纤维的线密度和吸湿性均受拉伸率的影响最大。     

明胶-海藻酸钠复合纤维的研制及性能表征

明胶(Gel)与海藻酸钠(SA)溶液共混得到不同配比的纺丝原液,通过黏度法,从热动力学角度对两种高分子材料的相容性及分子间作用力进行表征,结果表明,当SA∶Gel比例为3∶1时最优,此时共混液中两种高分子间存在较为强烈的分子间作用力,并辅以红外光谱分析,再对各种比例条件下共混液的膜材料进行了力学性能的检测,结果显示在该比例时膜材料具有最强的抗张强度。采用正交试验方法对SA-Gel共混纤维的后处理条件进行优化,结果表明,对共混纤维的断裂强度和断裂伸长率影响最大的因素,分别是热处理温度和拉伸率,而共混纤维的线密度和吸湿性均受拉伸率的影响最大。     

环氧树脂微胶囊的制备与性能研究

随着社会快速发展,人们对材料的安全性和耐久性越来越重视。复合材料在使用过程中,受到外界荷载、温度等环境作用,材料内部会产生微裂纹。将自修复材料微胶囊化,可修复材料微裂纹,改善材料耐久性,并提高复合材料使用寿命。本研究采用原位聚合法制备微胶囊,以尿素与甲醛作为壁材,环氧树脂E51为芯材制备,具有致密性较好,反应速率较快,且聚合物相对分子质量高等优点。在此基础上,本文系统地研究了合成工艺对环氧树脂微胶囊性能的影响。分析研究了微胶囊的形貌、化学结构、平均粒径,以及这些差异对微胶囊性能的影响。确定了影响微胶囊产率、芯材含量、抗渗透性、平均粒径的最大因素为反应时间。结果表明,制备的微胶囊为球形,粘性小,且成功将环氧树脂包覆在微胶囊中。测定最佳条件下微胶囊的产率和芯材含量分别为64.9%和69.6%。     

路面材料自修复微胶囊制备工艺研究

以环氧树脂为囊芯,明胶和阿拉伯胶为囊壁,十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂合成自修复微胶囊。考察了囊材和芯材的比例、反应时间、体系的pH、乳化剂的用量等因素对自修复微胶囊包覆率影响。确定了制备自修复微胶囊的最佳工艺:即囊材和芯材的质量比为10∶9,加入15 mL质量分数为4%的SDS为乳化剂,在pH低于4.0时持续反应3 h合成包覆率为69.9%的自修复微胶囊。     

自修复智能涂料研究进展:概念、作用机理及应用

介绍了自修复涂料的基本概念、自修复作用原理,重点介绍了目前发展较快的几种自修复涂层,包括微胶囊自修复涂层、液芯/中空纤维自修复涂层、氧化还原反应自修复涂层、可逆反应自修复涂层和形状记忆自修复涂层。同时,对目前自修复涂料在混凝土涂层、防腐涂层、汽车涂料和3C产品等领域的应用现状进行了综述。最后,对自修复涂料未来的发展和应用前景进行了展望。     

微胶囊型自修复聚合物材料的研究进展

聚合物材料在使用过程中,内部不可避免地会产生裂纹。由于这些裂纹难以被检测和及时修复往往会缩短材料使用寿命。主要介绍微胶囊型自修复聚合物复合物材料的自修复机理,以及微胶囊、催化剂、修复剂等因素对材料自修复效率的影响。着重介绍该领域最新研究进展,并对微胶囊自修复聚合物复合材料的研究前景进行了展望。     

自修复聚合物材料用微胶囊的研究进展

自修复材料是一种新型的智能材料。将微胶囊埋植于材料中是实现其自修复的一种方法,也是目前该领域的研究热点之一。本文介绍了微胶囊型自修复的概念和原理,综述了近几年来DCPD型微胶囊、环氧树脂型微胶囊、硅油型微胶囊以及其他微胶囊型自修复的发展状况,并着重介绍了最新研究成果,对微胶囊型自修复材料的研究前景进行了展望。     

钴基自修复聚酰胺导电高分子材料的制备与性能

以二聚脂肪酸、二乙烯三胺、尿素等为原料制备室温自修复型聚酰胺。通过溶液水热法制备导电单质钴颗粒,并采用纳米复合工艺将导电单质钴颗粒掺杂入自修复聚酰胺体系中,经高温模压制得一种新型钴基自修复聚酰胺导电高分子材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对单质钴和自修复聚酰胺进行结构表征。系统研究了自修复聚酰胺的自修复能力及抗溶胀性能,以及自修复导电高分子材料的导电和自修复性能。结果表明,所制备的单质钴平均粒径为3.43μm,且表面粗糙易于与聚酰胺基体复合;自修复聚酰胺基体在室温下的自修复次数可达20余次;当交联剂尿素用量为6.6 g/20 g二聚脂肪酸或交联温度为145℃时,自修复聚酰胺对水、碱溶液和油具有较好的综合抗溶胀性能。当单质钴质量分数达到50%后,自修复导电高分子材料的导电率发生突变,导电能力大幅提升;单质钴的加入降低了材料的自修复能力,但单质钴质量分数为50%的材料在室温下的自修复次数仍可达10余次。由于这种材料同时具有较好的导电性能和自修复性能,有望应用于可穿戴装备、电子器件等领域。     

微胶囊自修复材料及其在涂料中的应用

介绍了微胶囊自修复材料选择芯材和壁材的基本原则,描述了常见的芯材体系和壁材体系的研究现状。微胶囊自修复材料在涂料领域的应用越来越多。     

脲醛树脂包覆双环戊二烯微胶囊的力学性能

包封活性物质的微胶囊与催化剂一起分散在树脂中能够制备出具有自修复功能的材料。自修复材料在外力作用下,内部出现裂缝时,具有自动修复并维持力学性能的功能。扩大自修复材料的应用,离不开对这种自修复用微胶囊力学性能优化的研究。在本研究中,使用三聚氰胺-甲醛树脂(MF)为壳材料,双环戊二烯(DCPD)为芯材料,采用原位乳液聚合法制备自修复用微胶囊。借助微操系统(micromanipulation),在探针移动速率为2μm.s-1,环境温度为(23±0.50)℃的条件下,对两种反应条件下得到的微胶囊用探针对单个微胶囊进行挤压-停留、挤压-释放和挤压至破裂等操作。结果表明,微胶囊在比较小的形变下(≤17.7%),体现的是弹性体的行为,在较大形变下(≥19.5%),体现的是黏弹性体的行为。     

微胶囊自修复砂浆的试验研究

为了解决混凝土开裂提高建筑物的使用寿命以及耐久性能,本文以脲醛树脂作为微胶囊囊壁、环氧树脂E-44作为微胶囊囊芯,采用原位复合法分两步合成微胶囊.本实验探究通过控制囊芯与囊壁质量比为3:10、尿素和甲醛的摩尔比为4:1、温度85 ℃、搅拌时间为3 h等因素,配制出结构完整致密的微胶囊.双掺固化剂和微胶囊制备不同微胶囊掺量的自修复砂浆,探究固化剂和微胶囊掺量对自修复砂浆强度的影响,并对自修复砂浆试件施加不同比例的预压力和空白试验做对照以探究自修复砂浆强度的影响因素以及修复率高低.研究表明,当微胶囊掺量为6%、预压力为50%时自修复砂浆的修复率最高.     

沈阳化工大学开发成功杜仲橡胶自修复弹性体材料

<正>杜仲橡胶是特殊功能型生物高分子材料,不仅具有优异的耐疲劳性能、耐磨性能、耐酸碱性能,而且具有形状记忆特性,对其接枝改性后可获得自修复能力。沈阳化工大学开发出杜仲橡胶自修复功能弹性体材料:通过向杜仲橡胶中引入大量的动态可逆离子或化学键,赋予其犹如生命组织体的固有自修复功能,其修复效率可达90%以上(如图1所示)。     

包裹硅酸钠的微胶囊自修复混凝土在不同修复剂下的修复性能

以九水硅酸钠为主要囊芯材料、乙基纤维素为囊壁材料制备了一种粒径为1 000～1 250 μm的自修复混凝土微胶囊.以三种氟硅酸盐为固化剂,探究在不同固化剂,不同微胶囊掺量下水泥砂浆的基本力学性能及自修复性能.结果 表明以氟硅酸钠为固化剂的微胶囊自修复水泥砂浆具有明显的自修复性能,且当微胶囊掺量为1％时对水泥砂浆的抗压强度有一定的增强作用.     

氨基改性丙烯酸酯

西北工业大学的邢瑞英等人以乙烯基硅油为囊芯、聚脲甲醛为囊壁,采用原位聚合法制得了微胶囊。其用途是利用乙烯基硅油分子链上乙烯基的反应活性,添加光敏剂,使其在受到外力破坏时囊芯材料溢出并在紫外环境下固化,实现有机硅涂层的自修复。并优化了的微胶囊制备工艺。结果发现,当十二烷基苯磺酸质量分数为1％、搅拌速度为600r／min时,可得到平均粒径为123um的微胶囊。     

聚苯乙烯包覆环氧树脂微胶囊的研制

以环氧树脂和稀释剂环氧丙烷丁基醚为囊芯,苯乙烯-二乙烯基苯为高分子囊壁材料,采用原位聚合法合成了一种全新的自修复微胶囊-聚苯乙烯包覆环氧树脂微胶囊。考察了不同种类与不同用量的乳化剂对囊芯与壁材溶液进行乳化以及反应温度、反应时间、引发剂添加方式等对聚苯乙烯包覆环氧树脂与活性稀释剂微胶囊合成工艺的影响。结果表明：实验成功合成了聚苯乙烯包覆环氧树脂微胶囊,最佳工艺条件为采用1％阿拉伯树胶作为乳化剂,先加入BPO引发反应5h后再加入过硫酸钾,反应温度在70～80℃,反应时间8h。     

多孔纤维自修复固沙材料制备及性能研究

针对固沙材料在固结初期易破裂、耐受性差,以及破裂后无法再次成型等问题,研究了一种具有自修复功能的治沙材料。采用废旧棉布衣物及沙漠枯黄植物为原料,经改性发泡工艺制成多孔纤维作为固沙材料主体,利用尿醛树脂辅以GrubbsΙ型催化剂为封装材料,利用原位聚合法将二环戊二烯单体封装于多孔纤维体中,制成具有自修复功能的多孔纤维固沙材料。以西藏G317索县段细沙为实验对象,对自修复固沙材料的修复率、抗压强度、抗冻融性能和抗老化性能进行了实验研究。结果表明,自修复固沙材料在1.0%掺量下的初次固沙强度可达6.0 MPa;经3个自修复周期后修复率为74%,抗压强度为4.2 MPa;15次冻融循环后质量损失率仅为0.2%;600 h紫外光老化后抗压强度无明显损失,各项指标均高于国家标准。该材料具有原料来源广泛,固沙效果好及耐久性强等优点,在沙漠治理和水土保持方面有较高的利用价值。