玻璃纖維增強環(huán)氧基自修復復合材料的制備及表征化學與化學工程學...

1、玻璃纖維增強環(huán)氧基自修復復合材料的制備及表征化學與化學工程學院 覃世想指導老師 章明秋 教授 袁彥超 博士,自修復材料面臨的問題,本體式修復模式強烈依賴人工干涉，如加熱；對于外植式修復模式中的空心管道修復，裝填和密封管道的困難以及空心管道的特殊加工工藝限制了可能的規(guī)?；I(yè)應用；而發(fā)展最快、最有希望獲得實際應用的微膠囊修復方式，卻因為修復體系選擇不當或微膠囊化的困難而達不到理想的修復效果。,論文創(chuàng)新之處,本論文選用

2、目前正在迅速發(fā)展的微膠囊型自修復體系作為研究對象，以日常生活中被廣泛應用的玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂材料作為修復對象，選擇通用的性能優(yōu)良的膠粘劑：環(huán)氧預聚物/固化劑雙膠囊作為修復體系，在室溫條件下即可滿足自修復功能實現(xiàn)所必需的能量供給和物質(zhì)供給。分別對環(huán)氧預聚物及其固化劑進行微膠囊化，有利于提高修復劑組分的穩(wěn)定性、長期保持修復劑組分的活性，有利于大規(guī)模日常應用。,圖1 雙膠囊修復體系修復原理示意圖,表1：L9(34)正交實驗表,,玻璃纖維增強

3、環(huán)氧基層壓板板的測試方法,完整的測試過程按照正交表的設計，包括三個步驟：（1）不同能量的沖擊破壞：分別使用1.5、2.5、3.5J 的落錘沖擊能量對測試樣板進行沖擊破壞,并使用硫化機在常溫下對選定的樣板進行加壓處理（3min）；（2）采用超聲-T掃描法測定受損面積并計算其自修復效率；（3）采用電子掃描顯微鏡對破壞面進行掃描分析。,隨著反應溫度的升高，體系的自修復程度逐漸增大，達到最大反應速率的時間也逐漸縮短。,恒溫DSC法研究體系

4、的自修復動力學,固化反應過程連續(xù)紅外光譜圖,反應過程中各官能團相對濃度變化圖,如圖 6、圖7所示，環(huán)氧828、PETMP（丙基巰基丙酸酯）和 BDMA（胺催化劑）混合物的活性官能團環(huán)氧基、巰基和羥基在固化反應過程中紅外吸收振動峰相對濃度不斷變化（以惰性官能團羰基吸收峰為參比）,其中巰基和環(huán)氧基濃度逐漸降低，而羥基濃度逐漸增加。官能團濃度變化與反應機理完全相吻合。,材料力學性能的表征,圖3-1 不同膠囊含量的環(huán)氧板沖穿效果圖a：0；b：5

5、%；c：10%；d：20%,圖3-2 不同膠囊含量的環(huán)氧板沖穿實驗載荷曲線對比圖,,,,,,,,,掃描電子顯微鏡及發(fā)射能譜圖,分析破壞面的成分觀察不同破壞程度下的修復情況,純環(huán)氧板沖擊破壞面的能譜圖,含20%膠囊環(huán)氧板沖擊破壞面的能譜圖,能譜比較圖,純環(huán)氧板沖擊破壞面的電鏡圖,含20%膠囊的環(huán)氧板沖擊破壞面電鏡圖,破壞面比較圖,純環(huán)氧板與含20%膠囊的環(huán)氧板在裂縫破壞模式下的電鏡圖比較,超聲-T 掃描結(jié)果,正交實驗結(jié)果,破壞面積與時間

6、關系圖,修復時間: a：0 b: 1h c: 12h d: 24h,含10%膠囊的環(huán)氧板超聲-T掃描照片,結(jié)論,含膠囊板具有更優(yōu)的抗沖擊性能，但高沖擊能量下純環(huán)氧板與含膠囊板的破壞模式趨同自修復過程主要是修復劑依靠毛細管吸力將裂紋填滿的過程，因此裂紋大小對修復效率影響最大.在實際修復過程中，由于難以