【博士】微膠囊增韌樹脂基復合材料的研究

內容簡介

　　【博士】微膠囊增韌樹脂基復合材料的研究　　授予學位：博士　　學位授予單位：西北工業(yè)大學　　學位年度：2007　　氰酸酯樹脂(CE)和雙馬來酰亞胺(BMD這兩種高性能樹脂基復合材料具有優(yōu)異的力學性能，良好的耐熱性和抗疲勞性等優(yōu)點，使得它們可應用于航空航天、電子等許多領域，但是他們均存在固化后樹脂基體脆性大、韌性差等缺點，又使得它們的應用受到一定限制，因此有關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)物質的微膠囊可起到增韌樹脂基復合材料的作用，這類微膠囊在樹脂基復合材料應用的潛在趨勢，使得合成可以應用樹脂基復合材料的微膠囊和制備埋置有微膠囊的樹脂基復合材料成為研究熱點。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樹臘基復合材料。主要研究內容有：　　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DGEB隊微膠囊(MCEs)。討論不同工藝參數(shù)如聚脲甲醛預聚體、尿素與甲醛重量比、攪拌速率、表面活性劑濃度、pH值調節(jié)時間和升溫速率等對MCEs物理性能的影響。利用傅立葉紅外光譜(FTIR分析MCEs的化學結構，通過光學顯微鏡(0M)、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(EDA)()分析MCEs的表面組成，采用OM技術確定MCEs的壁厚及粒徑大小與分布。利用差示掃描量熱法∞SC)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的力學性能。研究結果表明，MCEs可以成功采用原位聚合法合成，通過調節(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具有良好的儲存性，并具有良好的耐熱性、耐溶劑性以及一定力學性能?！　? MCEs對BADCy和BMI／BA體系的主要增韌機理類似于橡膠彈性體對熱固性樹脂的增韌機理，即在應力作用下，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對復合材料的增韌機理可能不同。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MCEs，在復合材料成型加壓過程中，MCEs易發(fā)生破裂，釋放的囊芯DGEBPA在受熱過程中可能發(fā)生聚合反應，從樹脂基體中分離出來，形成兩相結構，從而起到增韌作用，同時釋放出的囊芯還可能改善樹脂基體與纖維之間粘接力而達到提高材料性能的目的。對于小粒徑的MCEs，由于纖維之間的間隙可以作為MCEs的天然保護場所，MCEs對材料的增韌作用主要是通過在樹脂基體中引發(fā)微裂紋和剪切帶，抑制或鈍化裂紋的擴展來實現(xiàn)的?！　?

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