雜化殼結(jié)構(gòu)環(huán)氧微膠囊及雙馬來酰亞胺-微膠囊體系結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高性能樹脂基復(fù)合材料憑借其優(yōu)良的綜合性能和廣泛的適用性而日益受到重視。其中，雙馬來酰亞胺（BMI）樹脂因具有優(yōu)良的耐熱性、耐濕性、耐輻射、電絕緣性以及較高的強(qiáng)度和模量，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、膠黏劑、電器絕緣材料及功能材料等工業(yè)領(lǐng)域，但是其固化產(chǎn)物存在脆性大、韌性差等缺點(diǎn)，使其在受外力加載、熱應(yīng)力等因素的影響時(shí)易產(chǎn)生微裂紋，這些微裂紋一旦擴(kuò)展會(huì)造成材料性能下降，影響材料的使用性能，縮短材料的使用壽命。而

2、將含有修復(fù)劑的微膠囊埋植在樹脂基體中，微膠囊在適當(dāng)?shù)目刂茥l件下可釋放囊芯至裂紋處發(fā)生聚合反應(yīng)，粘結(jié)裂紋，達(dá)到恢復(fù)材料性能的目的；同時(shí)，微膠囊還可以增韌樹脂基體。目前現(xiàn)存的大多數(shù)微膠囊自身的熱穩(wěn)定性較差，其不能滿足高性能樹脂基復(fù)合材料的高溫加工工藝，同時(shí)還可能會(huì)降低基體的熱性能，這一劣勢(shì)大大限制了微膠囊在樹脂基復(fù)合材料中的應(yīng)用。因此，合成一種既可以賦予基體自修復(fù)功能，又可以改善或維持材料基體本身性能的耐熱性優(yōu)異的微膠囊極富挑戰(zhàn)性。研究表明

3、，有機(jī)-無機(jī)雜化殼膠囊可以明顯改善微膠囊的熱性能。因此，基于自修復(fù)高性能樹脂基復(fù)合材料的要求及現(xiàn)有自修復(fù)膠囊的缺陷，本文擬合成一種耐熱性優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化囊壁的微膠囊，用于制備自修復(fù)高性能BMI樹脂體系。論文主要研究內(nèi)容有：
　　通過采用界面聚合法，以環(huán)氧樹脂、納米氮化硼（BN）、介孔二氧化硅（SBA-15）及水溶性環(huán)氧固化劑（HTW-208）為原料，合成BN/SBA-15/環(huán)氧樹脂聚合物雜化殼包覆環(huán)氧樹脂微膠囊（MCs）。討論

4、不同無機(jī)粒子質(zhì)量比對(duì) MCs表面形貌、楊氏模量及熱性能的影響。利用紅外光譜（FTIR）分析MCs的化學(xué)結(jié)構(gòu)；通過光學(xué)顯微鏡（LM）、冷場發(fā)射掃描電鏡（SEM）、透射掃描電鏡（TEM）、掃描探針顯微鏡（AFM）及激光共聚焦顯微鏡（LSCM）觀察MCs的結(jié)構(gòu)與形貌；利用能量X-射線衍射能譜儀（EDAX）分析MCs的表面元素組成；采用激光粒徑分布儀確定MCs的粒徑大小；利用差示掃描量熱法（DSC）和熱失重分析法（TGA）分析MCs的熱性能。所

5、合成的MCs為球形，平均粒徑為28～35μm，初始分解溫度（Tdi）可達(dá)309 ℃，楊氏模量最高可達(dá)3.1±0.65GPa，具有優(yōu)異的耐熱性和力學(xué)性能。
　　將MCs加入到雙馬來酰亞胺/烯丙基雙酚A（BMI/DBA）樹脂體系中，采用低溫固化工藝制備BMI/DBA/MCs樹脂體系。探討不同含量（3、5、7、10及15wt％）的MCs對(duì)樹脂基體力學(xué)性能、熱性能、介電性能、導(dǎo)熱性能、熱膨脹性能、阻燃性能及自修復(fù)性能的影響。研究表明，由于

6、MCs的有機(jī)-無機(jī)雜化囊壁中的BN含有-NH2及SBA-15中吸附的固化劑，其可促進(jìn)BMI/DBA的聚合反應(yīng)。當(dāng)MCs含量為10wt%時(shí)，BMI/DBA/MCs體系綜合力學(xué)性能最佳，其斷裂韌性及彎曲強(qiáng)度分別比BMI/DBA提高36%及16%。當(dāng)MCs含量為7wt%時(shí)，BMI/DBA/MCs獲得最大熱導(dǎo)率0.276W/mK，大約是BMI/DBA樹脂的1.5倍。此外，適量的MCs可以維持基體的熱性能，提高阻燃性，降低熱膨脹系數(shù)、介電常數(shù)及介