微胶囊自修复复合材料的制备及性能研究

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中文摘要：环氧树脂基复合材料在航空和航天等领域中有着广泛的应用,但材料在使用过程中不论是宏观还是微观上都是容易破坏的,特别是微观出现微裂纹,将影响材料的各种力学性能。自修复复合材料是智能仿生材料研究的重要方面之一,智能仿生自修复复合材料对基体微裂纹的修补为预防潜在的结构断裂危害提供了一种新方法。本课题选用脲醛树脂为壁材,双环戊二烯为芯材,采用原位聚合法制备微胶囊。该修复体系主要采用双环戊二烯与Grubbs催化剂的开环易位聚合反应,聚合反应产生的链终端是活化的,单体可以多次使链发生增长,为多次修复提供保障。通过系列实验确定了最佳工艺条件:尿素/甲醛的物质的量比为1:2,乳化剂的浓度为0.5%,终点pH值为3时所制备的微胶囊表面形貌致密光滑、微胶囊的粒径分布相对集中,而且微胶囊分散效果很好。此外,研究结果表明微胶囊粒径随搅拌速率的增加而降低,通过控制搅拌速率可以制备较宽粒径范围的微胶囊。微胶囊的热稳定性分析结果表明:微胶囊的热稳定性良好,热稳定温度约为260℃。通过拉伸试验对微胶囊自修复复合材料力学性能进行了研究,并采用有限元软件分析自修复材料的断裂修复机理,研究结果表明:材料断裂时裂纹将会穿破胶囊,修复反应可以在复合材料内部发生,说明内置含有修复胶结剂的胶囊使环氧树脂材料及其结构产生自愈合功能是可行的。通过多元线性回归方法,运用SPSS统计分析工具软件建立自修复体系的(Quantitative structure-property relationship)QSPR模型,为发现新型性能优异的自修复体系奠定基础。

作者：

朱孟花

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关键词：

微胶囊自修复复合材料力学性能原位聚合法粒径分布热稳定性催化剂

授予学位：

硕士

学科专业：

无机化学

导师：

李欣

学位年度：

2012

学位授予单位：

哈尔滨工业大学

语种：

中文

中图分类号：