氧化石墨烯改性石蜡相变微胶囊的制备及性能研究

采用悬浮聚合法制备了以氧化石墨烯改性甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物为壁材,固体石蜡为芯材的相变储热微胶囊。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)等手段对微胶囊的表面形貌、化学结构及热性能等进行了表征和测试。结果表明:当芯壁比为4∶10,氧化石墨烯含量为0.6%(质量分数)时,氧化石墨烯在壁材中分布均匀,微胶囊的平均产率为87.41%,平均包覆率为71.06%。微胶囊呈规则球形,平均粒径为200μm,相变焓为73.5J/g。经改性后,微胶囊热性能增加,机械强度提高。

含环氧树脂微胶囊自修复涂层的制备及其性能

目的制备含环氧树脂微胶囊的二元自修复涂层,并对其力学性能和自修复性能进行研究。方法将自制环氧树脂E-51/三聚氰胺-脲醛树脂微胶囊和潜伏型固化剂(2-甲基咪唑)按一定比例添加到环氧树脂基体中,制备二元自修复环氧树脂涂层。利用漆膜弹性试验机、漆膜冲击试验机和万能拉伸试验机对涂层的弯曲性能、耐冲击性能和拉伸性能进行测试。利用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)对涂层的自修复性能进行考察。采用EIS对涂层的电化学性能进行测试。结果成功制备了含环氧树脂微胶囊二元自修复涂层,当涂层中微胶囊的质量分数为3%时,涂层的冲击强度和拉伸强度分别提高了10.6%和14.6%。当涂层中2-甲基咪唑和微胶囊质量分数分别为6%和5%时,涂层的自修复性能较佳。当微胶囊质量分数为9%时,涂层的电化学阻抗值可达1.2×105?。结论微胶囊的加入可有效提高涂层的冲击强度和拉伸强度。随着涂层中潜伏型固化剂含量的增大,涂层的自修复性能增强。当潜伏型固化剂含量达到一定值时,涂层的自修复性能随着微胶囊含量的增大而增强。随着微胶囊含量的增加,涂层的电化学阻抗值增大。

SiO_2包覆石蜡相变微胶囊的制备及性能研究

采用乳液界面水解缩聚法,制备了以SiO_2为壁材、固体石蜡为芯材的相变储能微胶囊,并使用DSC(差示扫描量热仪)、TGA(热重分析仪)、SEM(扫描电子显微镜)、OM(光学显微镜)和FT-IR(傅里叶红外光谱仪)对微胶囊的热性能、形貌、化学组成、渗漏性能等进行了研究。结果表明:相同条件下,使用吐温80(Tween-80)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作乳化剂,溶剂无水乙醇和纯净水的比例为1∶4,在碱催化条件下制备的微胶囊,粒径分布较窄,球形规则,平均粒径在100μm,相变潜热为75J/g,微胶囊的封装牢固性较好,渗漏率低于1.0%。

碳纤维增强不饱和聚酯自修复复合材料的制备及性能

采用原位聚合法制备了以三聚氰胺-脲甲醛为壁材,环氧E-51为芯材的微胶囊(MUF),并将其应用到碳纤维(CF)增强不饱和聚酯(UP)复合材料中,详细探讨了CF质量分数和MUF质量分数对碳纤维/不饱和聚酯(CF/UP)复合材料和微胶囊/碳纤维/不饱和聚酯(MUF/CF/UP)复合材料热稳定性、力学性能和自修复性能的影响。通过OM和SEM观察MUF的表面形貌,FTIR对MUF、CF/UP复合材料和MUF/CF/UP复合材料的化学结构进行表征,TGA、悬臂梁冲击仪和万能拉力试验机对复合材料的热稳定性、冲击性能、拉伸性能和自修复性能进行测试。结果表明,CF和MUF质量分数均为1%时,MUF/CF/UP复合材料的热稳定性较佳,力学性能及自修复性能较优;其拉伸强度为3.99 MPa,弹性模量为229.58 MPa,断裂伸长率为2.12%,冲击强度为86.75 k J/m^2,自修复效率为62.02%。

纳米Al_2O_3改性三聚氰胺-脲醛自修复微胶囊的制备及应用

以纳米Al_2O_3改性三聚氰胺-脲醛树脂(MUF)为壁材,环氧树脂为芯材,采用原位聚合法合成了微胶囊,并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、热重分析仪(TGA)等对其表面形貌、结构及热性能等进行了表征和测试;将改性后的微胶囊加入自修复环氧树脂涂层中,并对其热性能、力学性能、自修复性能及电化学性能进行测试。结果表明,当芯壁比为1.5:1、纳米Al_2O_3质量分数为4.5%时,纳米Al_2O_3在壁材中均匀分布,微胶囊的表面粗糙度和热稳定性均增加。当涂层中改性微胶囊质量分数为5%时,涂层的热稳定性提高,且涂层的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度及粘结强度分别提高了111.9%、55.1%、10.6%和51.9%;制备的涂层具备较好的自修复性能;涂层的耐腐蚀性能随着微胶囊质量分数的增大而增强。

刺激响应性和自修复PAA/PU膜的制备

采用溶液聚合法制备了聚丙烯酸(PAA),丙酮法制备了水性聚氨酯(PU),涂覆法制备了PAA/PU复合膜。研究了自修复温度、时间、溶剂、p H值、膜的层数、PAA的相对分子质量及裂纹形状等对PAA/PU复合膜自修复效果的影响。利用傅里叶变换红外光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等测试了PAA/PU复合膜的化学结构、表面形貌及自修复效果等。结果表明:当自修复温度为45℃,自修复时间为24 h,乙醇为溶剂,p H值为4,膜层数为1时,PAA/PU复合膜的自修复效率可达90%。

硅烷改性环氧树脂自修复微胶囊的制备及应用

采用硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对环氧树脂E-51进行改性,并以此为芯材,三聚氰胺-脲醛树脂(MUF)为壁材,原位聚合法合成微胶囊,探讨了微胶囊制备工艺,并用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)等对其表面形貌、化学结构及热性能等进行了表征和测试;之后将改性后的微胶囊应用到自修复环氧树脂涂层中,考察了自修复涂层的力学性能和电化学性能。结果表明,当芯壁比为1.5∶1、乳化剂质量分数为1.4%时,微胶囊为规则球形,表面粗糙、致密,大小均匀,平均粒径约为100μm,具有良好的热稳定性。当涂层中改性微胶囊质量分数为3%时,涂层的拉伸强度、弯曲强度、黏结强度及冲击强度均较高,且其较未改性微胶囊自修复涂层分别提高了14.9%、14.3%、16.0%和9.6%;与未改性微胶囊自修复涂层相比,改性微胶囊自修复涂层的电化学性能增强,且电化学阻抗值显著提高。

二步法制备亚麻油微胶囊及在自修复涂层中的应用

以亚麻油为芯材,脲醛树脂为壁材,采用二步法制备自修复微胶囊。通过探讨芯壁比、乳化剂用量、pH等对微胶囊形貌及性能的影响,确定了微胶囊的最佳合成工艺。将微胶囊应用到环氧树脂基体中制备自修复涂层,并考察了涂层的力学性能及自修复性能。结果表明,当芯壁比为3:5时,乳化剂用量为1.5wt%,脲醛树脂预聚温度为70℃,终点pH为3.0时,制备的微胶囊呈规则球形结构,平均粒径约为140μm,具有良好的热稳定性。当涂层中微胶囊质量分数为3%时,涂层的力学性能提升幅度较大。

微胶囊改性对不饱和聚酯自修复复合材料界面相容性的影响

采用硅烷偶联剂乙烯基三乙氧硅烷(KH-151)与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)分别对自修复微胶囊(MUF)进行表面处理改性得到MUF_1和MUF_2,并用KH-570对微胶囊进行接枝改性得到MUF_3,比较了改性剂种类、改性温度和改性方法对微胶囊结构及性能的影响,随后通过OM、SEM、FTIR、XPS、TGA等对MUF的形貌、结构及热性能进行了表征。将改性MUF应用于不饱和聚酯/碳纤维(UP/CF)复合材料中,研究了改性剂种类、改性温度及改性方法对微胶囊与树脂基体界面相容性的影响,并通过FTIR、TGA及力学性能测试考察了复合材料的结构及性能。结果表明:于60℃表面处理改性得到的MUF_1和MUF_2形状规则、表面粗糙;且接枝改性的效果优于表面处理改性。此外,对MUF进行改性可以提高MUF与UP基体之间的界面结合力。几种UP/CF/MUF复合材料中,UP/CF/MUF_3复合材料的综合力学性能最佳,与UP/CF/未改性MUF复合材料相比,其拉伸强度提高了124.5%,冲击强度提高了6.5%,弹性模量降低了20.4%,断裂伸长率降低了3.8%,自修复效率可达70.77%。

碳纤维改性对不饱和聚酯自修复复合材料性能的影响

采用H_2O_2和浓HNO_3对碳纤维(CF)表面分别进行氧化处理,得到氧化碳纤维(OCF1和OCF2),采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对OCF1进行接枝处理,得到接枝改性碳纤维(KCF),将改性前后CF应用于不饱和聚酯(UP)自修复复合材料中,分析比较了不同改性剂及改性方法对碳纤维/不饱和聚酯(CF/UP)自修复复合材料性能的影响。利用FTIR、XPS、SEM表征CF与CF/UP自修复复合材料的化学结构与形貌,通过TGA、万能拉力试验机、悬臂梁冲击仪、邵氏硬度计等对复合材料的热稳定性、力学性能及自修复效率进行测试。结果表明:氧化、接枝反应均可增加CF表面的粗糙度和活性官能团含量,从而改善CF与UP基体的界面相容性。其中OCF1/UP自修复复合材料的综合力学性能比OCF2/UP自修复复合材料好,KCF/UP自修复复合材料的力学性能在三者之中最佳,其自修复效率最高,可达67.03%。