文档介绍：硕士学位论文

微胶囊自修复复合材料的制备及性能研究

STUDY ON PREPARATION AND PERFORMANCE
OF POSITE MATERIALS
FOR SELF-HEALING

朱孟花

哈尔滨工业大学
2012 年 6 月
国内图书分类号:V258 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开

理学硕士学位论文

微胶囊自修复复合材料的制备
及性能研究

硕士研究生: 朱孟花
导师: 李欣教授
申请学位: 理学硕士
学科: 无机化学
所在单位: 理学院
答辩日期: 2012 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:V258
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Dissertation for the Master Degree in Engineering

PREPARATION AND PERFORMANCE STUDY ON
COMPOSITE MATERIALS FOR
MICROCAPSULE SELF-HEALING

Candidate: Menghua Zhu
Supervisor: Prof. Xin Li
Academic Degree Applied for: Master of Science
Speciality: anic Chemistry
Affiliation: School of Science
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
摘要
环氧树脂基复合材料在航空和航天等领域中有着广泛的应用,但材料在使用
过程中不论是宏观还是微观上都是容易破坏的,特别是微观出现微裂纹,将影响
材料的各种力学性能。自修复复合材料是智能仿生材料研究的重要方面之一,智
能仿生自修复复合材料对基体微裂纹的修补为预防潜在的结构断裂危害提供了一
种新方法。
本课题选用脲醛树脂为壁材,双环戊二烯为芯材,采用原位聚合法制备微胶
囊。该修复体系主要采用双环戊二烯与 Grubbs 催化剂的开环易位聚合反应,聚合
反应产生的链终端是活化的,单体可以多次使链发生增长,为多次修复提供保障。
通过系列实验确定了最佳工艺条件:尿素/甲醛的物质的量比为 1:2,乳化剂的浓
度为 %,终点 pH 值为 3 时所制备的微胶囊表面形貌致密光滑、微胶囊的粒径
分布相对集中,而且微胶囊分散效果很好。此外,研究结果表明微胶囊粒径随搅
拌速率的增加而降低,通过控制搅拌速率可以制备较宽粒径范围的微胶囊。微胶
囊的热稳定性分析结果表明:微胶囊的热稳定性良好,热稳定温度约为 260℃。
通过拉伸试验对微胶囊自修复复合材料力学性能进行了研究,并采用有限元
软件分析自修复材料的断裂修复机理,研究结果表明:材料断裂时裂纹将会穿破
胶囊,修复反应可以在复合材料内部发生,说明内置含有修复胶结剂的胶囊使环
氧树脂材料及其结构产生自愈合功能是可行的。通过多元线性回归方法,运用 SPSS
统计分析工具软件建立自修复体系的(Quantitative structure- property relationship)
QSPR 模型,为发现新型性能优异的自修复体系奠定基础。

关键词:微胶囊;自修复;有限元分析;QSPR 模型
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哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
Abstract
Epoxy resin posite materials which are easily destroyed in the
macroscopic and microscopic use process have broad applications in aviation and
spaceflight. Especially when micro cracks appear in the microscopic, the
mechanical properties of materials will be influenced. Self-posite
materials are important aspects o