微膠囊增韌樹脂基復(fù)合材料的研究.pdf

1、氰酸酯樹脂(CE)和雙馬來酰亞胺(BMI)這兩種高性能樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的耐熱性和抗疲勞性等優(yōu)點(diǎn)，使得它們可應(yīng)用于航空航天、電子等許多領(lǐng)域，但是他們均存在固化后樹脂基體脆性大、韌性差等缺點(diǎn)，又使得它們的應(yīng)用受到一定限制，因此有關(guān)CE和BMI的增韌改性研究較多。在樹脂基體中埋置包覆有液態(tài)物質(zhì)的微膠囊可起到增韌樹脂基復(fù)合材料的作用，這類微膠囊在樹脂基復(fù)合材料應(yīng)用的潛在趨勢，使得合成可以應(yīng)用樹脂基復(fù)合材料的微膠囊和制備埋置

2、有微膠囊的樹脂基復(fù)合材料成為研究熱點(diǎn)。本文擬合成一種具有良好耐熱性的微膠囊，以CE和BMI為研究對象，制備微膠囊增韌的CE和BMI樹脂基復(fù)合材料。主要研究內(nèi)容有： 以尿素、甲醛為壁材原料，以雙酚A型環(huán)氧樹脂(DGEBPA)為囊芯，采用原位聚合法合成以聚脲甲醛(PUF)包覆DGEBPA微膠囊(MCEs)。討論不同工藝參數(shù)如聚脲甲醛預(yù)聚體、尿素與甲醛重量比、攪拌速率、表面活性劑濃度、pH值調(diào)節(jié)時(shí)間和升溫速率等對MCEs物理性能的影響

3、。利用傅立葉紅外光譜(FTIR)分析MCEs的化學(xué)結(jié)構(gòu)，通過光學(xué)顯微鏡(OM)、金相顯微鏡(MS)、掃描電子顯微鏡(SEM)觀察MCEs的形貌。利用能量X-射線衍射能譜儀(EDAX)分析MCEs的表面組成，采用OM技術(shù)確定MCEs的壁厚及粒徑大小與分布。利用差示掃描量熱法(DSC)和熱失重分析法(TGA)分析MCEs的熱性能。分析MCEs在丙酮中的滲透性能，初步分析了MCEs的力學(xué)性能。研究結(jié)果表明，MCEs可以成功采用原位聚合法合成，

4、通過調(diào)節(jié)不同工藝參數(shù)可以控制MCEs的尺寸大小與表面形貌。合成出的MCEs具有良好的儲(chǔ)存性，并具有良好的耐熱性、耐溶劑性以及一定力學(xué)性能。 將合成的MCEs/立用到4,4'-二氰酸酯基二苯丙烷(BADCy)樹脂體系中，探討了MCEs對BADCy體系反應(yīng)性的影響，制各BADCy/MCEs體系及其纖維復(fù)合材料，分析MCEs對材料力學(xué)性能的影響，采用SEM技術(shù)分析了材料的微觀形貌，初步分析了MCEs}寸材料的增韌機(jī)理。研究結(jié)果表明，在

5、較低溫度下，由于MCEs受熱過程較長，囊芯擴(kuò)散使BADCy體系的凝膠時(shí)間隨著MCEs含量的增加而降低；在較高溫度下，MCEs的加入對BADCy體系的凝膠時(shí)間影響較小。MCEs的加入能增加BADCy體系的反應(yīng)活性。適量MCEs加入可提高BADCy及其復(fù)合材料的力學(xué)性能以及耐水煮性能。MCEs的加入會(huì)降低BADCy的T<,d>及其復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T<,g>)。將合成的MCEs應(yīng)用到O，O'-二烯丙基雙酚A樹脂(BA)改性的N,N'

6、-二氨基二苯甲烷雙馬來酰亞胺(BMI)體系中，探討MCEs對BMI/BA體系反應(yīng)性的影響。制備BMI/BA/MCEs樹脂基體及其復(fù)合材料。探討了材料的力學(xué)性能，采用SEM技術(shù)分析了材料的微觀形貌，初步分析MCEs對材料的增韌機(jī)理。研究結(jié)果表明，MCEs的加入對 BMI/BA體系反應(yīng)性無明顯影響。適當(dāng)MCEs加入可提高BMI/BA體系及其復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐水煮性能。MCEs的加入會(huì)略降低BMI/BA體系的熱分解溫度，但不會(huì)降低其復(fù)合材

7、料體系的Tg。 MCEs對BADCy和BMI/BA體系的主要增韌機(jī)理類似于橡膠彈性體對熱固性樹脂的增韌機(jī)理，即在應(yīng)力作用下，作為分散相的MCEs可以引發(fā)微裂紋和剪切帶，吸收大量的斷裂能，同時(shí)起到抑制、鈍化裂紋的作用。由于MCEs粒徑大小不同及纖維之間存在一定的間隙大小，不同粒徑大小MCEs對復(fù)合材料的增韌機(jī)理可能不同。對于大粒徑MCEs而言，由于纖維之間的間隙相對較小，不能保護(hù)MCEs，在復(fù)合材料成型加壓過程中，MCEs易發(fā)生破