[發明專利]一種室溫自修復型纖維增強環氧復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310551625.2
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103554840A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 朱勇;容敏智;章明秋;葉小機
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L63/02;C08K7/14;C08K7/06;C08K7/10;C08K7/08;C08K7/00;C08L23/12;C08L33/12;C08L69/00;C08L25/06;C08J9/10;C08J9/08;C0
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 謝敏楠

技術領域

本發明涉及一種自修復材料，更具體地，涉及一種室溫自修復型纖維增強環氧復合材料及其制備方法。

背景技術

纖維增強環氧復合材料的比強度、阻尼減震、抗腐蝕和加工性能等優于金屬材料，在航空航天、汽車、建筑及電子等工業中是不可或缺的材料。然而，這種材料在制備和使用過程中由于各種原因容易在內部產生微裂紋、微孔或局部損傷，并可能進一步擴展成宏觀破壞導致材料力學性能下降直至完全失效，在聚合物復合材料中可表現為基材與增強體脫粘，層間開裂或增強體斷裂。材料破壞在工程中往往帶來災難性后果。所以，聚合物基復合材料破壞的及時探測與修復非常重要。采用傳統的人工修復技術如機械連接、膠粘貼補、樹脂注射等可對表面裂紋或其他宏觀破壞進行修復，對維持材料性能起一定作用，但發生在材料內部的破壞尤其是早期損傷常常是肉眼甚至各種儀器都難以探測的，修復更是無從談起。因此，內部微觀損傷的早期發現及修復對延長復合材料的使用壽命有著極為重要的意義。受生物體損傷自愈合的啟發，科學家開始構建能夠對內部或外部破壞進行自動修復的復合材料，從而延長材料使用壽命。

????聚合物基自修復體系主要分為外植式自修復體系和本征自修復體系。迄今為止，多數聚合物基自修復材料應用了外植式自修復體系，主要采用液態修復劑。液體修復劑裝入微膠囊、空心纖維或毛細管中，在聚合物復合材料制備過程中將微膠囊或液芯纖維分散引入樹脂中，或將修復劑灌裝到聚合物材料制備過程中形成的三維網管中去，固化后的材料遭受損傷后裂紋發展引發微膠囊、液芯纖維或毛細管破裂，修復劑因毛細作用流至材料基體斷裂區域，然后發生聚合、粘結并完成對材料的修復。

????中國發明專利200710029991.6和200910041625.1公開了一種室溫自修復型聚合物復合材料，液態環氧樹脂修復劑及其固化劑多硫醇分別包裹于微膠囊并引入環氧復合材料，在基體材料破壞產生裂紋時，裂紋穿過的膠囊隨基體同時裂開，釋放出兩種反應物質，迅速聚合，從而阻止裂紋增長、修復裂紋。自修復型復合材料在修復裂紋時無需加熱，在室溫下即可自動完成裂紋修復。中國發明專利201110002551.8和200910192494.7公開了一種熱塑性自修復材料，包裹乙烯基單體的微膠囊均勻分散于基體材料中。外力作用產生的材料產生微裂紋使微膠囊破裂，釋放出的修復劑與基體發生可逆加成-斷裂轉移自由基聚合或原子轉移自由基活性聚合，在室溫下實現材料的自修復。中國發明專利200810025911.4和20081002590.X公開了一種高溫自修復型環氧復合材料，將包裹修復劑的微膠囊，潛伏型固化劑和基體用固化劑混入環氧樹脂，固化成型后得自修復材料。材料內部產生的微裂紋將使微膠囊破裂釋放修復劑，預埋在基體中的潛伏型固化劑在高溫下引發修復劑固化，從而實現材料自修復。中國發明專利200910037865.4公開了一種室溫快速自修復型聚合物復合材料，由包裹環氧樹脂的微膠囊和含陽離子固化劑的載體（劍麻、炭黑）引入環氧樹脂經固化得到。陽離子固化劑逐漸擴散并均勻分散于基體材料中。當裂紋穿過微膠囊時所釋放的環氧流入裂紋，與基體中的陽離子固化劑相接觸而引發聚合反應并修復材料。