[發(fā)明專利]一種室溫自修復(fù)型聚合物復(fù)合材料

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710029991.6
• 申請(qǐng)日: 2007-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN101153108A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁彥超;章明秋;容敏智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08L67/06;C08L61/06;C08L75/04;C08L77/00;C08L33/00;C08K9/00;C08J7/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 陳衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自修復(fù)型聚合物復(fù)合材料。

背景技術(shù)

聚合物材料在建筑、機(jī)械、微電子等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，在使用過程中聚合物材料由于機(jī)械疲勞、熱疲勞、沖擊、輻射、化學(xué)降解等作用不可避免地會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生局部損傷和微裂紋，導(dǎo)致性能下降。因此，對(duì)聚合物材料微裂紋的早期發(fā)現(xiàn)和修復(fù)是一個(gè)非常實(shí)際的問題，由于聚合物的裂紋往往在其內(nèi)部深處出現(xiàn)，很難采用常規(guī)手段探測(cè)和修復(fù)。如果這些損傷不能及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，會(huì)嚴(yán)重影響材料的正常使用和縮短壽命，造成事故。因此，研究聚合物材料的仿生修復(fù)-自愈合，主動(dòng)、自動(dòng)地對(duì)損傷部位進(jìn)行修復(fù)、對(duì)聚合物材料的應(yīng)用十分重要。

近年來，為賦予聚合物材料損傷自修復(fù)能力而發(fā)展的方法包括：

(1)采用以呋喃多聚體和馬來酰亞胺多聚體進(jìn)行Diels-Alder(DA)熱可逆共聚作為基體材料，通過熱處理可在需要裂紋修復(fù)的地方形成共價(jià)鍵、并能多次對(duì)裂紋進(jìn)行修復(fù)而不需添加額外的單體。參見Chen等人，“A?Thermally?Re-Memdable?Cross-Linked?PolymericMaterial”，Science，Vol.295，March?2002，pp.1698-1702。然而，該方法存在一些問題需要完善，如：馬來酰亞胺單體熔點(diǎn)太高、不溶于呋喃四聚體，需要降低反應(yīng)單體的熔點(diǎn)和改善互溶性；該聚合物在130℃下固化完全，固化耗時(shí)較長，需要加快反應(yīng)速度。此外，該聚合物的使用溫度(80-120℃)對(duì)于因熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生裂紋的電子封裝材料比較理想，對(duì)于其它許多聚合物的應(yīng)用則顯得過低。

(2)以金屬釕配合物為催化劑在損傷區(qū)域引發(fā)雙環(huán)戊二烯聚合形成高交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)。其中，修復(fù)單體雙環(huán)戊二烯存放于微膠囊中，催化劑顆粒直接分散于基體中，或用石蠟包裹，或接枝到膠囊表面。參見專利US?6518330B2，US6858659B2，US?71089142B2，CN1669132A，CN1509298A和文獻(xiàn)Joseph.D.Rule等人，Wax-Protected?Catalyst?Microspheres?for?Efficient?Self-Healing?Materials，Advanced?Materials，Vol(17)，2005，pp.205-208。該方法存在的問題是：(a)帶有雙鍵的活性單體自身不穩(wěn)定，儲(chǔ)存太長時(shí)間或溫度太高均會(huì)發(fā)生自聚反應(yīng)；(b)單體的物理性能不穩(wěn)定，蒸汽壓高、易滲透、揮發(fā)；(c)高活性催化劑的不穩(wěn)定，易失活，環(huán)境承受能力差；(d)起修復(fù)作用的粘接成分與基體間缺少化學(xué)作用。

(3)采用聚二甲基硅氧烷作為修復(fù)材料，通過相分離把聚二甲基硅氧烷分散到聚乙烯基酯樹脂內(nèi)，引發(fā)劑二月桂酸二正丁基錫存于微膠囊內(nèi)，促進(jìn)劑加到基體中。參見Soo?Hyoun?Cho等人，Polydimethylsiloxane-Based?Self-Healing?Materials，AdvancedMaterials，Vol(18)，2006，pp.997-1000。該方法存在問題是：(a)起修復(fù)作用的粘接成分與基體間缺少化學(xué)作用，因而修復(fù)效果差；(b)基體的選擇范圍有限，必須不能溶解聚二甲基硅氧烷，否則無法相分離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能自我修復(fù)且修復(fù)過程不需要人工干預(yù)的基于環(huán)氧樹脂交聯(lián)的室溫自修復(fù)型聚合物復(fù)合材料。

一種室溫自修復(fù)型聚合物復(fù)合材料，由以下組分和重量百分?jǐn)?shù)組成：

聚合物基體??????????????40～98％，

含有液態(tài)環(huán)氧樹脂的膠囊??1～50％，

含有液態(tài)多硫醇的膠囊????1～50％，

催化劑??????????????????0.1～15％，

其中，催化劑在含有液態(tài)多硫醇的膠囊中或分布在聚合物基體內(nèi)。

在上述室溫自修復(fù)型聚合物復(fù)合材料中，所述聚合物基體為環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂、聚氨酯、聚酰胺或丙烯酸樹脂。

在上述室溫自修復(fù)型聚合物復(fù)合材料中，所述含有液態(tài)環(huán)氧樹脂的膠囊的芯材為液態(tài)環(huán)氧樹脂，膠囊壁材為三聚氰胺-甲醛樹脂、尿素-甲醛樹脂或其混合物，囊芯/囊壁重量比為1∶2～9∶1，膠囊平均直徑1μm～1mm，囊壁厚度100nm～10μm。