微胶囊型自修复环氧树脂材料的力学性能及修复效率

为了探究自修复环氧树脂微胶囊的引入对树脂基复合材料的力学性能和修复性能的影响,将由原位聚合法制得的环氧树脂微胶囊和潜伏型固化剂邻苯二甲酸酐组成的修复体系加入到E51环氧树脂和固化剂改性聚醚胺中,通过实验研究了混合体系的剪切黏度,并进一步分析了材料的力学性能和修复效率。结果表明,复合材料的力学性能随着自修复组分含量的升高而降低,复合材料的修复效率随着自修复组分含量的升高与而升高,但修复后复合材料的抗拉强度并不是随着自修复组分含量的升高而递增的。综合分析实验结果得出的最优选择为自修复组分的比例为3/2,含量为8%(质量分数,下同),此时复合材料的抗拉强度为15.32 MPa,断裂修复后抗拉强度10.13 MPa,修复效率66.12%。

水泥基混杂自修复微胶囊的二次修复特性与机理

以水泥基混杂微胶囊为研究对象,采用环扫电镜(ESEM)、激光粒度分布仪(LA)、激光共聚焦显微镜(LSM)分别表征其微观形貌、颗粒特性和修复特征,采用强度恢复率、孔结构分析水泥基混杂微胶囊的二次修复能力。结果表明:缓释微胶囊囊壁孔洞分布均匀,具有缓慢释放和多次释放特点;普通微胶囊表面粗糙易破裂,具有快速释放和破裂释放特点。水泥基混杂微胶囊一次强度恢复率相比单掺缓释微胶囊提升28.72%,二次强度恢复率相比单掺普通微胶囊提升252.34%。水泥基混杂微胶囊具备快速修复能力且可以实现二次修复,二次修复主要是缓释微胶囊发挥作用。

牙科自修复微胶囊材料的研究进展

自修复微胶囊材料是一种能够自我识别并修复微裂纹的智能材料,将其加入到牙科树脂材料中能够对抗微裂纹的产生,延长树脂的使用寿命。本文概述了自修复微胶囊材料,并从自修复微胶囊材料与其他改性材料的联合应用,自修复微胶囊的硅烷化处理,自修复牙科树脂的动态力学、疲劳及老化研究进行了简要综述,同时对牙科自修复微胶囊材料的发展方向进行了展望。

内置胶囊自修复混凝土梁二次开裂模式研究

在内置胶囊自修复混凝土梁弯曲试验的基础上,通过对氰凝胶黏剂和聚氨酯胶黏剂两种不同梁二次开裂情况的分析,总结了自修复混凝土梁二次开裂的三种模式,并围绕梁的开裂荷载和二次开裂模型,分析了胶黏剂性能对自修复效果的影响.

内置胶囊自修复混凝土梁二次开裂模式研究

在内置胶囊自修复混凝土梁弯曲试验的基础上,通过对氰凝胶粘剂和聚氨酯胶粘剂两种梁二次开裂试验情况的分析,总结内置胶囊自修复混凝土梁二次开裂模式,最后得到了理想修复效果下的胶粘剂性能。

溶剂挥发法制备聚砜包覆桐油自修复微胶囊

以聚砜为壁材,桐油为芯材,采用溶剂挥发法制备了聚砜(PSF)包覆桐油自修复微胶囊。考查了不同种类的分散剂、搅拌速度、芯壁比(芯材与壁材的质量比)等工艺参数对微胶囊性能的影响,通过扫描电子显微镜、光学显微镜和热重分析仪等对微胶囊的表观形貌、粒径、壁厚、包覆率和热稳定性能等进行表征。采用所合成的微胶囊制备了环氧树脂基防腐蚀涂层,并对其防腐蚀性能进行了评价。结果表明,30℃时,以明胶/聚乙烯醇复配体系作为分散剂,芯材与壁材质量比为1.3:1,搅拌速度为700 r/min时制备出的微胶囊表面光滑致密,粒径在130μm左右,热稳定温度为350℃;盐雾实验结果表明,所制备的微胶囊自修复涂层具有良好的防腐蚀性能。

地下结构混凝土微胶囊自修复法及力学模型

由于受到外环境和内环境的共同作用,地铁隧道结构的劣化现象是不可避免的,且用常规方法难以修复.而微胶囊自修复混凝土为地铁隧道结构的修复提供了新的方法,它能够智能、大范围地修复细微裂缝,且对结构造成的初始损伤较小.为此,提出了基于泰勒弹性损伤模型的受拉荷载下地下结构微胶囊自修复混凝土的二维自修复细观力学模型,建立了损伤修复演化方程,给出了修复后柔度的求解公式.微胶囊自修复水泥的试验与数值对比分析表明,该模型不仅能够模拟地下结构微胶囊自修复混凝土的损伤修复现象,而且具有较好的计算精度.

氯化铵改性UF/E自修复微胶囊的性能表征

以氯化铵作为脲醛树脂/环氧树脂(UF/E)自修复微胶囊改性剂,通过原位聚合法制备UF/E自修复微胶囊,探明氯化铵用量(质量分数,下同)对UF/E自修复微胶囊颗粒特征和囊化指标的影响,同时采用傅里叶变换红外光谱(FTIR),热重分析(TGA)和环境扫描电镜(ESEM)来表征其化学结构和热稳定性.结果表明:随着氯化铵用量与脲醛树脂预聚体用量比值的增加,UF/E自修复微胶囊的产率和芯材含量先增加后减少;当氯化铵用量与脲醛树脂预聚体用量的比值为11.50%时,微胶囊产率和芯材含量均达到最高值,分别为79.05%和68.40%,此时UF/E自修复微胶囊球形饱满,表面粗糙,整体分散性好,有利于其与水泥基材料的结合;随着氯化铵用量的增加,反应体系pH值下降速度加快,加速了脲醛树脂颗粒在微胶囊表面的堆积,使微胶囊的粒径呈上升趋势.通过分析UF/E自修复微胶囊的化学结构和热稳定性,证明脲醛树脂壁材能成功包封环氧树脂芯材,且具有良好的热稳定性.

利用废旧皮革加工自修复微胶囊的效益分析

针对传统修补、养护方法易造成的交通拥堵,环境污染等问题创新性的提出以废旧皮革提炼的明胶作为自修复微胶囊的新原料.微胶囊以一定比例与混凝土混合,主要用于修复路面出现的微小裂缝.研究表明:这种新材料不仅降低了传统微胶囊的成本,还解决了废旧皮革带来的环境污染等诸多问题.通过对此微胶囊的经济效益及环境效益进行分析,为其实际应用提供更加有理有据的保障.

微生物自修复混凝土中微胶囊修复剂尺寸及掺量对修复剂释放率的影响

在微生物自修复混凝土中,使用保护材料包裹微生物制成微胶囊修复剂能够有效降低微生物在混凝土搅拌、成型以及水化过程中的死亡率。微胶囊修复剂的尺寸及掺量会影响修复剂释放率,本实验研究微胶囊修复剂在不同尺寸以及不同掺量下的断面修复剂释放量以及单位成本释放量,并且使用MATLAB软件对试验进行数值模拟。结果表明,在1%(占砂的质量分数,下文中所说微胶囊的掺量均为占砂的质量分数)掺量下,三种粒径的微胶囊的断面修复剂释放量几乎相同,2.8~3.35 mm的微胶囊修复剂的单位成本释放量低于另外两种粒径的微胶囊修复剂。在3%和5%掺量下,粒径为3.35~4.0 mm的微胶囊修复剂的断面修复剂释放量与单位成本释放量均高于粒径为2.8~3.35 mm和4.0~4.75 mm的微胶囊修复剂。在1%掺量下,三种粒径的微胶囊修复剂的试验结果与模拟结果基本吻合;在3%和5%掺量下,粒径为2.8~3.35 mm的微胶囊修复剂的试验结果与模拟结果相差较大,粒径为3.35~4.0 mm和4.0~4.75 mm的微胶囊修复剂的试验结果与模拟结果基本吻合。

路面材料自修复微胶囊制备工艺研究

以环氧树脂为囊芯,明胶和阿拉伯胶为囊壁,十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂合成自修复微胶囊。考察了囊材和芯材的比例、反应时间、体系的pH、乳化剂的用量等因素对自修复微胶囊包覆率影响。确定了制备自修复微胶囊的最佳工艺:即囊材和芯材的质量比为10∶9,加入15 mL质量分数为4%的SDS为乳化剂,在pH低于4.0时持续反应3 h合成包覆率为69.9%的自修复微胶囊。

聚吡咯包覆二氧化钛纳米自修复微胶囊制备及其形成机制

目的以聚吡咯为有机囊壁、纳米二氧化钛为无机囊芯制备粒径均一的纳米级自修复微胶,并探讨其形成机制。方法采用化学氧化法于超声环境中制备出有机/无机复合自修复微胶囊,利用SEM、FT-IR和XRD等方法,研究了不同制备工艺对微胶囊粒径、形貌、结构的影响。结果阴离子型表面活性剂更有利于聚吡咯在二氧化钛颗粒表面包覆,在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和超声波作用下,吡咯单体以纳米二氧化钛为核心聚合,形成具有纳米晶结构的聚吡咯囊壁,进而获得粒径均一、直径约为100 nm的球形PPy-TiO_2复合纳米微胶囊。结论由于阴离子表面活性剂在二氧化钛粉体表面的化学吸附,形成了有机修饰层,从而可在有效抑制纳米二氧化钛自身团聚的同时,促进吡咯单体在其表面的包覆聚合。

外援型自修复微胶囊材料的最新研究进展

自修复材料是一类能够自主愈合损伤的新型材料,它能够延长聚合物的使用寿命。自修复材料近年来引起了越来越多学者的兴趣。根据修复方式的不同,自修复又分为外援型自修复和本征型自修复。综述了近年来外援型微胶囊自修复材料的三种主要合成方法即:原位聚合法、界面合成法及溶剂蒸发法。总结了微胶囊自修复技术的最新研究进展及存在的问题,并对其发展前景进行了展望。

自修复环氧树脂微胶囊合成及其反应机理

以环氧树脂作为囊芯材料,以三乙烯四胺为固化剂,采用界面聚合法制备一种在环氧树脂液滴表面形成交联结构环氧树脂囊壁包覆环氧树脂液芯的自修复微胶囊.设计L_9(3~4)正交试验,研究乳化剂用量、固化剂用量、固化温度及固化剂滴加速率对环氧树脂微胶囊囊芯含量和储存期的影响.采用扫描电镜和广角静态动态同步激光散射仪分别对微胶囊表面形貌、粒径大小及分布情况进行表征,采用傅里叶变换红外光谱和热失重分析仪分别研究环氧树脂微胶囊囊壁的反应机理及环氧树脂微胶囊热稳定性.实验表明,乳化剂和固化剂的质量分数均为1. 2%,固化剂滴加速率为1. 2 g/h,固化温度为50℃时,制得的微胶囊呈规则球形,表面致密性及分散性好、热稳定性佳;囊芯的质量分数为82. 3%,平均粒径为275. 3μm,这种环氧树脂微胶囊的化学稳定性较差,在室温放置12 d后囊芯的质量分数下降2. 0%.通过万能电子拉力机对质量分数为2. 0%的200～300μm微胶囊的环氧树脂复合材料进行损伤,经修复后测得修复率为67. 04%.

改性酚醛环氧树脂F-51自修复微胶囊的制备

目的研制一种耐温性好、适用于防腐涂料的自修复微胶囊。方法通过活性稀释剂TMPEG改性具有较好耐温性的酚醛环氧树脂F-51,以原位聚合法,采用非离子表面活性剂复合乳化的方法制备脲醛树脂自修复微胶囊。运用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察微胶囊的分布状况及轮廓形貌,激光粒度分析仪测定微胶囊的粒径值,引入Gauss拟合研究粒径分布。主要讨论乳化剂的选择、用量、原料比、搅拌转速等条件对微胶囊性能的影响,研究最佳合成工艺;利用OM和SEM观察单个微胶囊的形态,结合光衍射原理判断微胶囊芯壁构成;红外光谱仪(FT-IR)探讨其官能团组成,差示扫描量热仪(DSC)测定微胶囊芯材的反应活性,测试室温条件下微胶囊的贮存效果,并由同步热分析仪(TA)测量微胶囊的热失重情况。结果采用OP-10/JFC复合乳化剂,研制出聚脲甲醛包覆酚醛环氧树脂F-51自修复微胶囊,当用量为芯材质量分数的8.0%,原料比为0.8:1,搅拌速率为1600 r/min时,产率最高达82%,粒径分布相对集中,粒径平均值为107μm。OM中光衍射现象明显,在FT-IR特征曲线出现相应特征吸收峰,微胶囊研磨后可固化反应,室温下贮存100 d,失重率不到3.0%,且在250℃范围内可以保持完整囊-芯结构。结论成功制备了包覆修复剂的微胶囊,微胶囊具备反应活性,贮存稳定性及热稳定性良好,研究成果可为自修复防腐涂料的发展提供参考。

基于非离子复合乳化剂自修复微胶囊的制备

提出采用低起泡性的OP-10/AEO非离子复合乳化体系解决微胶囊制备过程中乳化缺陷问题。以改性环氧树脂E-51为芯材修复剂,通过原位聚合法制备脲醛树脂自修复微胶囊。采用光学显微镜、傅里叶红外光谱仪、同步热分析仪分别对形成过程、化学结构及热稳定性进行分析。利用Gauss拟合研究粒径分布,并探讨了乳化剂体系选择、乳化剂用量、芯壁比、搅拌速率等因素对微胶囊性能的影响。结果表明,该体系能有效改善乳化剂起泡效果,用量为5.0%,芯壁比为0.8∶1,搅拌速率为1 200 r/min,微胶囊包封率达到80%,粒径分布相对集中,具备良好的室温贮存性及热稳定性。

一种室温固化自修复微胶囊的制备研究

研制了一种可室温固化的固化剂自修复微胶囊。通过优化溶剂挥发法解决室温固化剂包覆难的问题,以DG593改性固化剂为芯材,制备乙基纤维素自修复微胶囊。探讨了分散剂种类及用量、原料比、搅拌速率和反应温度等因素对微胶囊性能的影响。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和激光粒度分析仪测定微胶囊形貌和粒径,采用傅里叶红外光谱仪分析微胶囊的化学结构。结果表明:溶剂挥发法成功制备了室温固化剂微胶囊,当分散剂为2.0%聚乙烯醇溶液,原料比为1.0∶1,搅拌速率为800r/min,反应温度为30℃时,微胶囊表面相对致密,粒径分布较为集中,粒径均值为108μm,产率最高达到87%。研究成果可为防腐涂料在室温中实现自修复提供参考。

混凝土裂缝的仿生自修复研究与进展

混凝土仿生自修复是根据生物体损伤修复的原理,在混凝土传统组份中复合特殊组份使其具有自修复功能,当混凝土材料出现损伤或裂缝时,自动触发修复反应使其愈合,恢复甚至提高开裂部分的强度,从而提高整个结构的性能．混凝士自修复系统将免去有效的监听和外部修补所需的高额费用,节省建筑结构运行费用,且大大有利于建筑结构的安全性和耐久性．本文在简要介绍生物体损伤修复原理的基础上,总结了两种混凝土自修复技术与方法;综述了国内外有关裂缝自修复混凝土的研究现状;分析了仿生自修复方法中所存在的问题及其实用价值,展望了其发展趋势和应用前景;最后,指出需进一步研究的方向．

内置胶囊混凝土的裂缝自愈合行为分析和试验

研究了一种具有裂缝自愈合行为的内置胶囊混凝土 .首先 ,建立了描述修复胶囊在混凝土中的分布和取向函数 ;然后 ,根据混凝土的破坏机理 ,确定了修复胶囊的破坏应力 ;第三 ,通过实验分析了修复胶囊的几何参数和体积率对混凝土性能的影响 ,得到了几何参数和体积率的最佳取值范围 ;第四 ,利用ANSYS对修复胶囊进行了有限元分析 ,确定了其合理的壁厚 ,为修复胶囊材料的选择提供了一种研究方法 ;最后 ,进行了内置胶囊混凝土试验 ,取得了一定的自愈合效果 .

智能混凝土损伤自修复全过程分析

混凝土及其结构能够自动适应环境，在受到损伤后能够自行修复，是解决结构中的混凝土损伤的最佳途径。利用内置内含修复胶粘剂的胶囊实现了混凝土损伤的自修复，一旦混凝土中出现损伤或裂缝，胶囊破裂，其中的修复胶粘剂流出，使其修复。通过有限元软件ANSYS，建立了混凝土有限元模型，对其损伤自修复全过程进行了计算分析，揭示了损伤自修复的机理。最后，通过试验验证了计算分析方法的正确性和合理性。