收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

环氧树脂微胶囊及其二元自修复材料的制备与性能研究

胡宏林  
【摘要】:聚合物基复合材料在使用过程中,受到外界荷载、温度等环境作用,材料内部会产生微裂纹。为了阻止微裂纹扩展,延长材料使用寿命,研究了两类不同修复机理的二元自修复材料,即基于阴离子引发链段聚合的环氧树脂二元自修复体系、基于加成聚合的环氧树脂二元自修复体系。开展了以微胶囊形式为载体,包覆环氧树脂及其阴离子固化剂和加成聚合型固化剂的研究,并运用液-液界面热力学的理论解释了液-液界面的稳定性对微胶囊的产率和性能的影响。 无论采用何种微胶囊化方法,都需要形成一个具有两相界面的亚稳定体系,然后在连续相中加入可聚合或可成膜高分子,在分散相与连续相界面处聚合或沉降形成壳结构,最终微胶囊化。那么,乳液的稳定性将显著地影响着微胶囊的产率和性能。本文首先将界面热力学的原理应用到微胶囊化过程中,从热力学角度解释乳液稳定对微胶囊产率和质量的巨大影响。利用聚电解质自吸附的原理在油水界面层形成凝胶颗粒,促进乳液趋于稳定,成功合成了壳聚糖-脲醛树脂壁材微胶囊,并给出了微胶囊的最佳合成条件。此外,应用界面热力学理论解释了其他微胶囊化过程中,乳液稳定对微胶囊产率和性能的影响。 其次,对环氧树脂微胶囊的合成原理、合成工艺以及性能进行了研究。通过原位乳液聚合法成功制备了包含环氧树脂及其活性稀释剂的脲醛树脂壁材微胶囊,给出了微胶囊的最佳合成条件。在此条件下合成的微胶囊具有最适宜制备自修复材料的物理性能。通过化学结构和物理结构分析,证明了微胶囊具有芯-壁结构,并证明了芯材具有反应活性。此外,微胶囊具有良好的热稳定性,在253℃以下可保持其化学稳定性。 在此基础上,研究了基于阴离子引发链段聚合的环氧树脂微胶囊/DMP-30微胶囊二元自修复体系。其中固化剂的包覆是通过复相乳液法,制备了聚苯乙烯包覆阴离子催化剂DMP-30的微胶囊,对微胶囊的合成原理、合成工艺、表面形貌、粒径分布和平均粒径、化学结构、芯材抗渗透性、芯材活性、热稳定性进行了研究。通过化学结构和物理结构分析,证明了微胶囊具有芯-壁结构,并证明了芯材具有反应活性。但是,微胶囊在溶剂乙醇中的抗渗透性较差。此外,微胶囊在153℃以下可保持化学稳定性。最后,制备了掺杂环氧树脂微胶囊和DMP-30微胶囊的环氧树脂断裂韧性试样,测定修复效率,得出不同环氧树脂微胶囊含量和DMP-30微胶囊含量的条件下,随着DMP-30微胶囊含量和环氧树脂微胶囊含量的增加,自修复试样均呈现修复效率增加的现象。由于DMP-30微胶囊的抗渗透性较差,导致该体系的修复效率较低。环氧树脂/DMP-30二元自修复体系还有待于进一步研究,特别是在选择合适的芯材承载方式的方面。 此外,还研究了基于阴离子引发链段聚合的环氧树脂微胶囊/2MZ-AZINE潜伏型固化剂二元自修复体系,制备了环氧树脂基自修复断裂韧性试样,测定其修复效率,试验结果表明:在较低微胶囊含量时,自修复效率对微胶囊含量的依赖性较差,一旦在某个小的修复单元内达到自修复的温度条件和2MZ-AZINE达到引发反应的最小值时,则会引发环氧树脂的开环聚合反应。此时,环氧树脂微胶囊和2MZ-AZINE的化学计量比对修复效率的影响较小,主要是受修复剂和固化剂在基体中的分布影响。确定了最佳的修复剂含量为15%的环氧树脂微胶囊和2%的2MZ-AZINE,其修复效率为~83%。并通过修复前后断裂面的SEM图片证明了成功实现了自修复过程。 最后,研究了基于加成聚合的环氧树脂微胶囊/乙二胺微胶囊二元自修复体系。其中固化剂乙二胺的包覆是通过溶剂萃取与界面聚合相结合的方法,成功制备了环氧树脂-乙二胺壁材包覆乙二胺固化剂的微胶囊,对微胶囊的合成原理、合成工艺、化学结构、表面形貌、粒径分布和平均粒径、热稳定性、芯材活性进行了研究,并给出了最佳的合成条件。通过化学结构和物理结构分析,证明了微胶囊具有芯-壁结构以及芯材具有反应活性。微胶囊外观晶莹剔透呈规则球形,粘附少,且该方法所制备的微胶囊不需要考虑与环氧树脂基体之间的界面问题。此外,微胶囊在90℃以下可保持化学稳定性,但不可无限制的暴露于热环境中。最终制备了环氧树脂断裂韧性试样,测定其修复效率,试验结果表明:在较低环氧树脂微胶囊和乙二胺微胶囊含量时,自修复效率主要受到微胶囊在基体中的分布影响;在较高微胶囊含量时,主要是受到微胶囊含量的影响。最佳环氧树脂微胶囊与乙二胺微胶囊含量为12%和8%,呈现~80.4%的修复效率,并通过修复前后断裂面的SEM图片证明了成功实现了自修复过程。 同时,对环氧树脂/DMP-30自修复体系、环氧树脂/2MZ-AZINE自修复体系和环氧树脂/乙二胺自修复体系,从制备工艺、修复机理和修复效率以及经济成本进行了对比研究。在自修复材料制备工艺方面,环氧树脂/DMP-30自修复体系和环氧树脂/乙二胺自修复体系采用的都是双微胶囊体系,对材料的力学性能损伤较大;环氧树脂/2MZ-AZINE自修复体系采用的是单微胶囊体系,对材料的力学性能损伤相对较小。在修复机理和修复效率方面,环氧树脂/DMP-30自修复体系、环氧树脂/2MZ-AZINE自修复体系均为阴离子引发环氧开环聚合的机理,较少的固化剂含量即可实现固化;环氧树脂/乙二胺自修复体系是基于加成聚合的环氧树脂二元自修复体系,修复效率与环氧树脂微胶囊含量与乙二胺微胶囊含量在一定含量范围内存在依赖关系。在经济成本方面,环氧树脂/DMP-30自修复体系的成本相对较高。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ323.5

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 潘煜怡;咪唑类环氧树脂固化剂的改性方法及其应用[J];热固性树脂;2001年04期
2 童晓梅;张敏;张婷;陈峰;邱建辉;;微胶囊自修复技术及其在聚合物基复合材料中的应用[J];塑料;2009年01期
3 张琦;王进美;王卫;;复相乳液法中药微胶囊的制备与性能研究[J];陕西科技大学学报;2010年01期
4 陈洁;王鹏;王春;高峰;;复相乳液法制备碳酸钠微胶囊的研究[J];河南工业大学学报(自然科学版);2009年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 牛牧童;吴伟端;郭胜平;;环氧树脂/碳纤维/绢云母复合材料性能研究[J];工程塑料应用;2006年01期
2 刘柏松;刘国栋;张留成;;液晶双马来酰亚胺改性环氧树脂的研究[J];工程塑料应用;2006年03期
3 乔吉超;胡小玲;管萍;;微胶囊阻燃剂的制备及应用[J];工程塑料应用;2006年10期
4 张陆旻;戴干策;;SBS改性PP基导电复合材料[J];工程塑料应用;2007年01期
5 蒋学文;朱红旗;季根忠;徐金城;齐陈泽;;贝壳微粉改性EP复合材料的力学及摩擦学性能研究[J];工程塑料应用;2007年08期
6 侯天伟;陈勇军;;环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料制备及性能的研究进展[J];工程塑料应用;2009年06期
7 黄书林;李山红;余军;张广强;王立军;;适用于非晶电机定子铁心的环氧树脂及其固化剂[J];工程塑料应用;2011年01期
8 刘琳;黄杰;林文庆;益永達則;;一种低温固化的环氧树脂/碳纤维的制备及其性能研究[J];工程塑料应用;2011年02期
9 曹青华;孙洪秀;纪清林;庄韦;;邻甲酚醛环氧树脂/核壳粒子共混物的性能研究[J];工程塑料应用;2011年09期
10 李雪;梁国正;顾嫒娟;季立富;肖升高;陈诚;胡茂明;;两种典型环氧树脂基覆铜板加工工艺的对比研究[J];工程塑料应用;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 万超;王宏芹;王玲;王鹏程;杜彬;;高热稳定性能LED导电胶树脂体系的研究[A];2011中国电子制造与封装技术年会论文集[C];2011年
2 朱建华;杨振;金权;刘毛毛;张旭;;新型超柔软滑爽硅油的合成[A];“润禾杯”第八届全国印染后整理学术研讨会论文集[C];2011年
3 郭淑齐;王明寅;;铝内衬复合材料气瓶树脂体系研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
4 刘金刚;陶志强;陈建升;赵晓娟;杨海霞;范琳;杨士勇;;新型烯丙基二胺固化剂的合成与固化特性研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
5 夏敏;罗运军;李晓萌;赖振峰;;超支化环氧化合物改善环氧树脂力学性能机理分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
6 李伟;张兴祥;;聚乳酸纳/微胶囊技术及其应用[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
7 张扬;何鲁林;;双酚A环氧树脂与不同类型酚醛树脂固化反应的初步研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
8 孙忠登;黄志雄;李建;;环氧片状模塑料中温潜伏性固化剂的制备及其对环氧树脂固化行为的影响[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
9 尚呈元;王翔;蔡浩鹏;王钧;;柔性侧链增韧环氧树脂的低温性能研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
10 李冰;江雄知;张晓伟;;纳米Al_2O_3/环氧树脂复合材料的研究进展[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李湘;米渣蛋白酶解物的制备与微囊化特性及其对SD鼠生长性能的影响[D];南昌大学;2010年
2 董会杰;纳米压印用聚合物体系的创制与性能的研究[D];华东理工大学;2011年
3 赵立英;环保型高强高韧端氨基聚醚—环氧树脂的研究[D];武汉理工大学;2010年
4 曹海建;三维机织整体中空复合材料的结构及性能研究[D];江南大学;2010年
5 朱一;复合胶束结构的中空微胶囊的制备与性能研究[D];浙江大学;2010年
6 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年
7 张志奋;浆膜动态性能研究及其在蒙脱土掺杂浆料改性效果评价中的应用[D];东华大学;2010年
8 刘南;改性吸附材料对恶臭气体的吸附效应与机理研究[D];吉林大学;2011年
9 汪佛池;输电线路铝导线憎水性防覆冰涂层的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
10 刘万双;新型含硅、磷的脂环族环氧树脂合成及性能研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 卢琪;杜仲绿原酸的分离纯化、结构鉴定及微胶囊化的研究[D];华中农业大学;2010年
2 杨克;超细水雾抑制受限空间固体火的实验与数值模拟研究[D];河南理工大学;2010年
3 刘超;聚氨酯膜预防综放巷道煤层自燃技术的研究[D];山东科技大学;2010年
4 王永珊;三相相转移催化法制备二氧化双环戊二烯[D];郑州大学;2010年
5 霍萃萌;黄腐酸基β-环糊精醚的合成及对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附性能[D];郑州大学;2010年
6 颜晓;缓控释肥养分释放率快速测定及在田间土壤中释放率的相关性研究[D];山东农业大学;2010年
7 姜峰;过瘤胃产品包被技术的研究[D];山东农业大学;2010年
8 陈铭;采空区煤岩对CO_2的吸附特性实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 孙传明;空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D];中国海洋大学;2010年
10 李心田;引诱多种储粮害虫的引诱剂配方的筛选和缓释技术研究[D];河南工业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫玉霄,沈兰萍;微胶囊缓释性能的理论研究及影响因素分析[J];北京纺织;2002年04期
2 羊海棠;方征平;付晓芸;佟立芳;;用于自修复复合材料的新型玻璃纤维负载铂催化剂:结构与活性[J];催化学报;2007年11期
3 杨艳娟;张恒;张军;王双华;段成金;贺跃进;;微胶囊自修复复合材料断裂力学实验研究[J];材料导报;2007年01期
4 李岚;袁莉;梁国正;谢建强;;工艺参数对聚脲甲醛包覆环氧树脂微胶囊物性的影响[J];复合材料学报;2006年05期
5 袁彦超;容敏智;章明秋;;三聚氰胺-甲醛树脂包裹环氧树脂微胶囊的制备及表征[J];高分子学报;2008年05期
6 贺跃进;张军;党旭丹;张恒;;微胶囊自修复智能复合材料断裂特性的模拟实验研究[J];功能材料;2007年05期
7 王忠合,朱俊晨,陈惠音;微胶囊技术的新进展[J];现代食品科技;2005年03期
8 田薇,王新厚,潘强,毛志平;自修复聚合物材料用微胶囊[J];化工学报;2005年06期
9 方征平;羊海棠;徐立华;顾嫒娟;佟立芳;许忠斌;;聚合物基复合材料自修复体系的构成与修复机制分析[J];航空材料学报;2006年03期
10 许建明,刘祖亮,翟丹丹;微胶囊对无机盐的改性研究[J];辽宁化工;2003年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 沈才洪;水溶性药物微胶囊化的制备工艺及释放特性的研究[D];重庆大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何国亮,达世禄,王忠华;键合硅胶固定相表面上α-环氧基的测定及硅胶键合反应研究[J];色谱;1993年04期
2 黎志平,蓝峻;天然橡胶分子链双键中引入环氧基对其性能的影响[J];应用化学;1996年04期
3 查娟,刘坐镇,刘杰,邬行彦;环氧基活化凝胶的开环反应[J];功能高分子学报;2000年03期
4 许向红,魏青;环氧—酚醛体系固化过程及固化工艺[J];炭素;1984年04期
5 向云峰,杨佳祝,李光辉,敬璞,程敏;花椒油树脂微胶囊生产工艺的研究[J];四川大学学报(自然科学版);1996年06期
6 崔孟忠,冯圣玉;含环氧基聚二甲基硅氧烷及其硫化过程的分子运动[J];功能高分子学报;1997年03期
7 赵冬梅;华幼卿;;环氧树脂(Ag-80)/砜醚二胺体系固化机理的研究[J];热固性树脂;1992年02期
8 王元荪;;专利3则[J];中国酿造;2006年02期
9 张晔;玻璃钢的一类新型处理剂——胺基环氧基磷酸酯[J];玻璃钢/复合材料;1977年01期
10 邓先模;黄志镗;;(3,4),(8,9)-双环氧-内式-三环[5.2.1.0~(2,6)]癸烷在丙酮溶液中同氯化氢的开环反应[J];化学学报;1979年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李俊英;柴淑玲;李天铎;;环氧型有机硅季铵盐的合成及性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第05分会场摘要集[C];2010年
2 朱小树;;乙酰氯法测定含环氧基聚酯羟值[A];中国聚氨酯工业协会第十三次年会论文集[C];2006年
3 孙曼灵;郑水蓉;马玉春;;环氧树脂固化促进剂(Ⅰ)—现状与前景[A];第十五次全国环氧树脂应用技术学术交流会暨学会华中地区分会第十三次学术交流会论文集[C];2011年
4 史素青;聂俊;;齿科修复用新单体脂环族环氧双甲基丙烯酸酯的合成及动力学表征[A];中国感光学会第七次全国会员代表大会暨学术年会和第七届青年学术交流会论文摘要集[C];2006年
5 董永祺;;环氧胶黏剂的典型应用和发展趋势[A];第十五次全国环氧树脂应用技术学术交流会暨学会华中地区分会第十三次学术交流会论文集[C];2011年
6 董永祺;;新颖环氧胶黏剂专利摘要、配方集锦[A];第十五次全国环氧树脂应用技术学术交流会暨学会华中地区分会第十三次学术交流会论文集[C];2011年
7 王姗;胡鹏举;唐二军;;环氧磷酸酯-丙烯酸酯乳液的制备研究[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
8 鲍琳;陈统云;张方方;曹吉刚;郭彦强;陈亚芍;;亚微米级缓释型茉莉香精脲醛树脂微胶囊的制备及性能研究[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
9 张艺林;牟应洪;;~(13)C—NMR研究HTPB的精细结构[A];第七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1992年
10 金雯静;陈梁;周松;;环烷酸锌对环氧酸酐体系反应特性研究[A];第十五次全国环氧树脂应用技术学术交流会暨学会华中地区分会第十三次学术交流会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 孙辉;环氧防火涂料有望取代厚型防火涂料[N];中国建材报;2011年
2 董兴刚;安增梅;雷公藤治疗蛋白尿廿年[N];中国医药报;2004年
3 李伟 苏玉玮;醇溶型聚氨酯粘合剂的研究进展[N];中国包装报;2001年
4 田平 唐体春 李军;绿色包装与环保[N];中国包装报;2002年
5 ;聚氨酯环氧浆材研制成功[N];今日信息报;2004年
6 徐国兴;钢桶环氧类涂料新品:X-622钢桶内用涂料[N];中国包装报;2002年
7 ;新型低温固化剂[N];中国高新技术产业导报;2003年
8 记者 郭姜宁 通讯员 陈静;环氧改性聚氨酯重防腐 舰船专用涂料研制成功[N];科技日报;2000年
9 昭蕾;俄罗斯化工产品生产继续增长[N];远东经贸导报;2010年
10 崔利娟;海化院产品通过压载舱涂层试验[N];中国船舶报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡宏林;环氧树脂微胶囊及其二元自修复材料的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
2 李海燕;脲醛树脂微胶囊表面改性及对环氧树脂的自修复性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 李海燕;脲醛树脂微胶囊表面改性及对环氧树脂的自修复性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 谢中国;微胶囊饲料的研制及对日本对虾仔稚幼体消化生理影响研究[D];江南大学;2011年
5 程文健;琼脂基微胶囊制备技术研究[D];浙江大学;2011年
6 戴润英;双色微胶囊型电泳显示材料的制备及其应用[D];浙江大学;2011年
7 李德亮;修饰纳米SiO_2的表面功能团测定及在尼龙6中的应用[D];河南大学;2009年
8 罗超云;LED用高折射率光学树脂的制备与性能研究[D];华南理工大学;2013年
9 李元庆;LED封装用透明环氧纳米复合材料的制备及性能研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2007年
10 万金涛;环氧树脂固化剂[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭琼;环氧树脂微胶囊与咪唑衍生物固化剂自修复材料研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 仵敏;环氧均聚体系固化行为及性能[D];北京化工大学;2013年
3 刘翊;固化转化率对环氧材料结构—性能关系的影响[D];复旦大学;2012年
4 张大侠;脲醛树脂和聚氨酯壁材微胶囊农药应用性能的对比研究[D];山东农业大学;2011年
5 朱莉云;环氧BMC的配方设计及成型工艺研究[D];武汉理工大学;2011年
6 谈伟成;低粘度环氧丙烯酸酯的合成与研究[D];武汉工程大学;2013年
7 张静;高强度明胶—阿拉伯胶电泳微胶囊的制备及显示性能研究[D];天津大学;2012年
8 刘勇;稀土改性环氧片锌涂料耐硫酸盐还原菌性能研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 董桂霖;聚氨酯材料包覆聚α-烯烃微胶囊的制备研究[D];山东大学;2010年
10 梁逸源;水性厚浆型环氧中间漆的制备与性能研究[D];华南理工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026