溶剂微胶囊/环氧树脂复合材料的自修复性能

通过手动修复实验验证了多种溶剂的修复效果,选择可以包裹在微胶囊中的苯乙酸乙酯作为修复剂。采用一步原位聚合法,制备了包裹苯乙酸乙酯的微胶囊,并对微胶囊的表面形貌进行表征与分析。采用手动修复实验,研究了修复时间和修复剂量对修复效果的影响,并将微胶囊加入到环氧树脂基体中实现了材料的原位自修复。研究结果表明,修复时间为24 h,修复剂量为5μL时,手动修复效果可达到最佳。当微胶囊质量分数为5%时,最大修复效率为98%。微胶囊/环氧树脂复合材料具有多次自修复能力。形貌观察结果表明,裂纹在溶剂的溶胀作用下发生了完全修复。     

硫醇@三聚氰胺甲醛树脂/环氧树脂固化剂的制备及性能表征

采用三聚氰胺-甲醛树脂(PMF)为壁材,三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMPMP)作为芯材,原位乳液聚合法制备了硫醇@三聚氰胺甲醛树脂(TMPMP@PMF)微胶囊固化剂。研究了乳化剂种类及用量,囊壁质量比,反应温度,反应时间,pH值对合成TMPMP@PMF微胶囊粒径及稳定性等影响。结果表明:当反应乳液中芯材的质量分数达到2wt%,同时芯材与壁材的单体质量比达到2∶1时,能制备出粒径在大约100μm,粒径均匀的TMPMP@PMF微胶囊。TMPMP@PMF微胶囊的结构稳定,耐热性好,并且呈闭孔结构。采用TMPMP@PMF微胶囊为固化剂,与环氧树脂(EP)基体混合配制成压敏型TMPMP@PMF/EP固化剂,发现微胶囊结构在受到外力作用时能及时破裂,室温甚至低温下都能短时间使环氧树脂固化,并且能够很好地改善固化剂的抗冲击性能。     

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。     

基于自修复涂料的脲醛树脂微胶囊的制备及其表征

目前,关于包覆桐油的脲醛树脂微胶囊用于自修复涂料的制备研究较少。以桐油为芯材,采用原位聚合方式在桐油表面制备了脲醛树脂微胶囊;采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、热重分析仪(TGA)以及红外光谱(IR)对胶囊的微观形貌、热稳定性及化学结构进行了表征。结果表明:当预聚合反应p H=8.5,采用OP-10作为乳化剂,其用量为芯材质量的5%,搅拌转速为900 r/min,并控制酸化时间为90 min时,可制得外形完整、尺寸均匀的球形微胶囊,微胶囊表面略粗糙,其直径约为200μm,包封闭率达85.1%,其初始热分解温度为205℃左右。     

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。     

环氧树脂/蒙脱土/2-己基-4-甲基咪唑纳米复合材料的固化行为

用动态扭振法研究了不同蒙脱土用量的环氧树脂／有机蒙脱土／2-己基-4-甲基味唑纳米复合材料的等温固化过程。随固化温度的提高，凝胶化时间tg和达最大固化速率的时间tg缩短，固化速率加快，Avrami速率常数k增大。蒙脱土的加入加速了环氧体系的固化反应，但对表现活化能的影响不大，对纳米复合材料的形成过程没有特殊的影响。用非平衡态热力学涨落理论对纳米复合材料的固化作了理论预估，与实验固化曲线能很好地吻合。     

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。      

碳纳米管/环氧复合材料制备与性能研究

研究了碳纳米管管径、种类、含量以及偶联-三辊研磨-超声处理等工艺条件对碳纳米管/环氧树脂复合材料拉伸强度和电性能的影响。研究结果表明:三辊研磨-超声联用是均匀分散碳纳米管简单而有效的方法。较低的碳纳米管添加量(0.8%～4%)能大幅度提高环氧树脂的剪切强度和导电性能,添加量为3%时,复合材料的综合性能最优,即剪切强度提高了55.19%,表面/体积电阻率下降了8～10个数量级。     

功能化MWCNTs网格/环氧树脂复合材料的制备及性能

采用正压过滤法制备了多壁碳纳米管（MWCNTs）网格（巴基纸）,并采用真空辅助RTM工艺制备了MWCNTs网格/环氧树脂复合材料。通过SEM、FTIR、拉伸测试等对MWCNTs网格的微观形貌和性能进行了表征,并研究了MWCNTs网格/环氧复合材料的拉伸性。结果表明,所制备的功能化MWCNTs网格比较均匀,拉伸强度在22~32 MPa之间,拉伸模量约为1 GPa,相比未功能化处理的MWCNTs网格,强度最大提高了约167%。功能化MWCNTs网格/环氧树脂复合材料的拉伸强度和拉伸模量可达到152 MPa和6.48 GPa,相比空白环氧树脂提高了约1倍以上,拉伸试样断面SEM表明,环氧树脂对功能化MWCNTs网格的浸润效果良好,界面结合紧密,有效地提高了复合材料的力学性能。     

铁系氧化物纳米晶粉/环氧树脂杂化材料的制备

采用硬脂酸凝胶法制备铁系氧化物Ba2Co2Fe2sO46纳米晶粉,并通过表征和制备机理的探讨,确定600℃、2h后处理为制备Ba2Co2Fe28O46纳米晶粉合适的条件.以此为基础制备铁系氧化物纳米晶粉/环氧树脂杂化材料,并研究了团聚现象对吸波性能的影响.     

环氧酚醛树脂基磁性复合材料的性能研究

用原位聚合法制备环氧酚醛树脂母料,进而通过模压成型方法制备树脂基钕铁硼(NdFeB)磁性复合材料.用红外光谱分析了环氧酚醛/NdFeB母料的结构,分析了原位聚合树脂的接枝机理.通过SEM研究了试样的缺口冲击断面形貌,对样品的表面形貌进行了分析.并用对比方法分析了复合型树脂的优点所在.     

尿素三聚氰胺甲醛三组分复合树脂包覆苯乙烯微胶囊的制备研究

针对热塑性材料的自修复,以尿素、三聚氰胺、甲醛共聚物为囊壁,苯乙烯为囊芯合成了包覆苯乙烯的改性脲醛树脂微胶囊,并采用红外光谱、扫描电子显微镜、纳米粒度电位仪等分析了微胶囊的化学成分及表面形貌,发现其表面粗糙致密,形状基本呈球形,粒径分布较集中,包封率为72%,有望应用于自修复材料。     

碳纤维/环氧树脂脉管自润滑复合材料的制备及摩擦性能

以聚乳酸（PLA）为前驱体,碳纤维（CF）为增强体,通过经纬编织成PLA-CF复合纤维织物;以环氧树脂（EP）为基体,甲基硅油为润滑介质,采用前驱体蒸发（VaSC）技术和真空浸油方式分别制备了脉管自润滑环氧树脂（VAEP）材料和CF/VAEP复合材料。利用SEM对CF/VAEP复合材料的断面、摩擦面和对偶面形貌进行表征,以万能材料试验机和高速环块摩擦磨损试验机对CF/VAEP复合材料的力学和摩擦学性能进行了测试。结果表明:脉管结构和CF提升了EP的润滑性能和力学性能。当径向脉管密度为8孔/10 mm时,VAEP的摩擦系数和磨损率较纯EP分别降低了67.95%和85.71%;当径向脉管密度为8孔/10 mm,CF经纬丝束比为8/4时,CF/VAEP复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量比相同径向脉管密度的VAEP分别提高了203.33%、44.16%、325.78%、311.37%。      

超临界CO2方法制备环氧树脂/纳米介孔MCM-41复合材料

采用超临界方法先将环氧树脂低聚物引入介孔MCM-41的一维孔道内,再与基体溶液共混,制备出环氧树脂／MCM-41纳米复合材料．研究了复合材料的拉伸性能与填充复合颗粒含量的关系．结果表明,超临界的方法确实可将环氧树脂低聚物分子链引入到MCM-41的孔道,并占据孔道的绝大多数空间．环氧基团进入介孔的孔道中并使孔口处的环氧基团与基体环氧产生了较强的界面相互作用,增加了两者的相容性．填充含量较低的复合颗粒就能提高复合材料的拉伸性能．     

纳米SiO2/环氧树脂金刚石磨块的制备与性能

以液态环氧树脂为结合剂、金刚石为磨料、纳米SiO₂为增强材料, 采用浇注法制备了金刚石磨块, 并研究了其性能。结果表明: 促进剂与成型料的总质量比0.25%、固化工艺为130℃/4 h+160℃/2 h时, 磨块可获得较好的固化效果; 金刚石表面经过硅烷偶联剂或镀Ni处理均可提高磨块的耐磨性, 磨削比分别提高15.0%和32.5%; 添加经硅烷偶联剂改性后的纳米SiO₂可均匀分散于磨块体系中, 起到质点增强的作用, 且其质量分数为4%时, 磨块的抗弯强度和洛氏硬度最大, 分别达到106 MPa和HRB 56。     

磷-硼杂化聚合物/环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

以二氯磷酸苯酯（PDCP）、硼酸双甘油酯（DGB）为原料,通过逐步聚合得到磷-硼杂化聚合物（PDCP-DGB）,PDCP-DGB与环氧树脂共混体系经交联固化制备磷硼元素共杂化环氧树脂基（PDCP-DGB/EP）阻燃复合材料。利用FTIR、核磁共振波谱仪（NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）、TG、氧指数（LOI）测定仪、微型量热仪、SEM和XPS对PDCP-DGB和PDCP-DGB/EP复合材料进行表征。结果表明,随着PDCP-DGB质量分数的增加,PDCP-DGB/EP复合材料最大分解速率温度升高,残重率提高,LOI上升,烟密度等级和最大烟密度降低,热释放速率峰值（PHRR）降低,总热释放量（THR）减小;PDCP-DGB有利于提高PDCP-DGB/EP复合材料的热稳定性能和阻燃性能,但对其力学性能影响较小;当PDCP-DGB质量分数为15wt%时,PDCP-DGB/EP复合材料LOI达到28.3%,较纯EP提高了47.4%,垂直燃烧（UL-94）等级达到V-0级;THR、PHRR分别降低了28%、23%,残炭率升高了5.11%;SEM图像显示,PDCP-DGB/EP复合材料的残炭表面得到很好的改善,致密、连续且平整。