CN101274248B - 用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法 - Google Patents
用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101274248B CN101274248B CN2007101449605A CN200710144960A CN101274248B CN 101274248 B CN101274248 B CN 101274248B CN 2007101449605 A CN2007101449605 A CN 2007101449605A CN 200710144960 A CN200710144960 A CN 200710144960A CN 101274248 B CN101274248 B CN 101274248B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microcapsules
- microcapsule
- silane coupler
- polymer matrix
- surface treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
Abstract
一种用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法，它涉及一种微胶囊的表面处理方法。本发明解决了现有微胶囊与树脂基体之间的连接方式使树脂基体的拉伸强度和冲击强度随着微胶囊加入量的增加显著下降的问题。本发明的方法如下：将硅烷偶联剂配制成浓度为0.01～0.05g/ml的硅烷偶联剂水溶液；将占所得溶液质量百分比5～10％的微胶囊，在所得溶液中浸泡10～20min，取出胶囊漂洗，过滤；在50-60℃下将胶囊干燥2～3小时后，室温干燥24～48小时。经过本发明处理的微胶囊加入到环氧树脂中，与未处理的微胶囊加入环氧树脂的材料相比，其拉伸强度和冲击强度均提高了10-20％。
Description
技术领域
本发明涉及一种微胶囊的表面处理方法。
背景技术
聚合物基复合材料以其优异的性能广泛应用于航空航天等领域。然而聚合物基复合材料在使用过程中不可避免的会产生微裂纹，裂纹的扩展会导致复合材料机械力学等性能下降，至使材料受到损伤、层间开裂，严重的会导致材料破坏从而影响材料的使用寿命。为此，将装有修复剂的微胶囊埋入到树脂基体中实现聚合物基复合材料的自修复已经成为密切关注的问题。目前为止，美国国家航空宇航局与大学合作研究了以脲醛树脂为微胶囊壁材，双环戊二烯为修复剂的用于自修复的微胶囊，西北工业大学研究了以脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚丙烯等为微胶囊壁材，环氧树脂为修复剂的自修复微胶囊，这些研究都致力解决上述问题。然而，微胶囊在树脂基体中随着加入量的增加会给基体材料本身带来缺陷，材料的拉伸强度和冲击强度都会减弱，同时不能保证微胶囊正常工作，发挥其作用，这是影响复合材料修复效率的重要因素。无论是脲醛树脂还是三聚氰胺甲醛树脂微胶囊，在与环氧树脂基体混合后的界面均属于物理连接，这种界面效应会使材料的强度下降，同时也会导致基体内微裂纹扩展到界面处便沿着界面的薄弱处绕过胶囊扩展而不是使胶囊破碎，使微胶囊不能正常工作。因此改善微胶囊与环氧树脂基体的界面问题就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有微胶囊与树脂基体之间的连接方式使树脂基体的拉伸强度和冲击强度随着微胶囊加入量的增加显著下降的问题，提供了一种用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法。
本发明中用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法如下：一、将硅烷偶联剂与去离子水配制成浓度为0.01～0.05g/ml的硅烷偶联剂水溶液；二、将占步骤一所得溶液质量百分比为5～10％的微胶囊，在步骤一所得溶液中浸泡10～20min，取出微胶囊用去离子水漂洗2～3次，过滤；三、在50～60℃下将微胶囊干燥2～3小时后，室温干燥24～48小时。
本发明所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550；所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560，并且用浓度10％的盐酸调节溶液pH值为3～4；所述的微胶囊为脲醛树脂微胶囊。
本发明采用偶联剂处理微胶囊，因为偶联剂的一端与微胶囊壁材脲醛树脂中的活性羟基作用形成共价键，使偶联剂的另一端含有氨基或环氧基团，在环氧树脂固化过程中参与固化反应，这样在微胶囊与环氧树脂间形成化学键连接，改善了微胶囊与环氧树脂间的界面问题，同时也增强了微胶囊与环氧树脂界面的物理吸附，在界面形成一层保护膜，形成模量递减的约束层，可均匀传递应力，从而进一步改善了界面。
经过本发明处理的微胶囊加入到环氧树脂中，与未处理的微胶囊加入环氧树脂的材料相比，其拉伸强度和冲击强度均提高了10-20％，微胶囊与环氧树脂之间的界面由物理连接转为化学连接，对冲击试样断面扫描电镜观察，微胶囊拔出现象减少，大部分转为胶囊破裂，观察环氧树脂基体内的裂纹扩展由多数的绕过胶囊沿界面扩展转化为多数穿透胶囊扩展。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法如下：一、将硅烷偶联剂与去离子水配制成浓度为0.01～0.05g/ml的硅烷偶联剂水溶液；二、将占步骤一所得溶液质量百分比为5～10％的微胶囊，在步骤一所得溶液中浸泡10～20min，取出微胶囊用去离子水漂洗2～3次，过滤；三、在50～60℃下将微胶囊干燥2～3小时后，室温干燥24～48小时。
本实施方式中采用偶联剂处理微胶囊，因为偶联剂的一端与微胶囊壁材脲醛树脂中的活性羟基作用形成共价键，使偶联剂的另一端含有氨基或环氧基团，在环氧树脂固化过程中参与固化反应，这样在微胶囊与环氧树脂间形成化学键连接，改善了微胶囊与环氧树脂间的界面问题，同时也增强了微胶囊与环氧树脂界面的物理吸附，在界面形成一层保护膜，形成模量递减的约束层，可均匀传递应力，从而进一步改善了界面。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560，并且用浓度10％的盐酸调节溶液pH值为3～4，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中硅烷偶联剂水溶液的浓度为0.015～0.03g/ml，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中硅烷偶联剂水溶液的浓度为0.035～0.045g/ml，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将微胶囊浸泡10.5～15.5min，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将微胶囊浸泡16～29.5min，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将微胶囊浸泡15min，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述的微胶囊为脲醛树脂微胶囊，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三在55℃下将胶囊干燥2.5小时，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式中所用的微胶囊的制备方法如下：一、将10g尿素溶解于20g 37％的甲醛水溶液中，用三乙醇胺调节溶液的pH为8～9，升温至60～70℃，反应40～60min，得到脲醛树脂预聚体；二、取10g预聚体配置成10～30％预聚体水溶液，加入20g双环戊二烯(DCPD)，0.01～0.05g表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(DBS)，1～2滴消泡剂正丁醇，0.3～0.5g间苯二酚，常温搅拌20～30min，形成乳液；三、用10％盐酸调节体系pH值为3.0～4·0，缓慢加热至50～60℃，反应3～4小时，制得微胶囊。用去离子水对制得的微胶囊洗涤3次再用丙酮洗涤1次，过滤后室温下干燥24h。
具体实施方式十二：本实施方式中经过表面处理的微胶囊与未经过处理的微胶囊的拉伸强度和冲击强度的对比实验如下：将15～20重量份固化剂间苯二胺在40～70℃溶解于15～20重量份的无水乙醇中，加入到100重量份的环氧树脂TDE-85中，真空抽滤、脱去气泡，分别加入占总重量5～10％的表面处理的微胶囊和未处理微胶囊，超声分散20～30min，在50～60℃的条件下固化2～3h，室温固化48h。
经过对比得出经过本实施方式中经过表面处理的微胶囊与未处理的微胶囊相比，其拉伸强度和冲击强度均提高了10～20％，经过本实施方式中经过表面处理的微胶囊与环氧树脂之间的界面由物理连接转为化学连接，对冲击试样断面扫描电镜观察，微胶囊拔出现象减少，大部分转为胶囊破裂，观察环氧树脂基体内的裂纹扩展由多数的绕过胶囊沿界面扩展转化为多数为穿透胶囊扩展。
Claims (6)
1.一种用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法，其特征在于用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法如下：一、将硅烷偶联剂与去离子水配制成浓度为0.01～0.05g/ml的硅烷偶联剂水溶液；二、将占步骤一所得溶液质量百分比为5～10％的微胶囊，在步骤一所得溶液中浸泡10～20min，取出微胶囊用去离子水漂洗2～3次，过滤；三、在50～60℃下将微胶囊干燥2～3小时后，室温干燥24～48小时；其中步骤一所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550或硅烷偶联剂KH-560，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560，用浓度10％的盐酸调节溶液pH值为3～4；步骤一所述的微胶囊为脲醛树脂微胶囊。
2.根据权利要求1所述的用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法，其特征在于步骤一中硅烷偶联剂水溶液的浓度为0.015～0.03g/ml。
3.根据权利要求1所述的用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法，其特征在于步骤一中硅烷偶联剂水溶液的浓度为0.035～0.045g/ml。
4.根据权利要求1所述的用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法，其特征在于步骤二中将微胶囊浸泡10.5～15.5min。
5.根据权利要求1所述的用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法，其特征在于步骤二中将微胶囊浸泡15min。
6.根据权利要求1所述的用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法，其特征在于步骤三在55℃下将胶囊干燥2.5小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101449605A CN101274248B (zh) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | 用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101449605A CN101274248B (zh) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | 用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101274248A CN101274248A (zh) | 2008-10-01 |
| CN101274248B true CN101274248B (zh) | 2011-05-18 |
Family
ID=39994363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2007101449605A Expired - Fee Related CN101274248B (zh) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | 用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101274248B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101898104B (zh) * | 2010-07-12 | 2012-05-23 | 江南大学 | 一种对脲醛树脂为囊壁的微胶囊表面阳离子化的方法 |
| FR2973049B1 (fr) | 2011-03-21 | 2016-12-23 | Arjowiggins Security | Support d'information ou papier comportant un materiau auto-reparant |
| CN102430371A (zh) * | 2011-08-25 | 2012-05-02 | 华东理工大学 | 具有囊芯半充满结构的脲醛树脂微胶囊材料及其制备方法 |
| CN103316617B (zh) * | 2013-06-20 | 2015-05-27 | 广东药学院 | 一种表面改性自修复型微胶囊的制备方法 |
| CN103540284A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-29 | 金发科技股份有限公司 | 一种用于蓄电池自修复防漏的密封胶及其制备方法 |
-
2007
- 2007-12-28 CN CN2007101449605A patent/CN101274248B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101274248A (zh) | 2008-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101274248B (zh) | 用于聚合物基复合材料自修复的微胶囊的表面处理方法 | |
| CN101709542B (zh) | 树枝状大分子修饰碳纤维的方法 | |
| CN103316617B (zh) | 一种表面改性自修复型微胶囊的制备方法 | |
| CN102587131B (zh) | 超临界co2中芳纶纤维内部及表面异氰酸酯改性的方法 | |
| CN105777913B (zh) | 一种高效的纤维素纳米晶制备方法 | |
| CN101269311B (zh) | 聚合物基复合材料自修复纳米级胶囊及其制备方法 | |
| CN103467791B (zh) | 双壁夹心结构微胶囊自修复橡胶及其制备方法 | |
| CN105542218A (zh) | 一种柠檬酸交联增强纤维素气凝胶制备方法 | |
| CN101205367B (zh) | 一种全丝素蛋白复合材料及其制备方法 | |
| CN101671440B (zh) | 一种壳聚糖-脲醛树脂微胶囊及其合成方法 | |
| CN109262783A (zh) | 一种低温、常压蒸煮制备高强透明纤维素薄膜材料的方法及其应用 | |
| CN101798752A (zh) | 一种芳纶纤维表面活化的化学方法 | |
| CN106896459A (zh) | 含有微胶囊的自修复光缆增强芯及其制备方法 | |
| CN114227831A (zh) | 一种高强度胶合木的制造技术 | |
| Li et al. | Controllable preparation of isophorone diisocyanate microcapsules with silica/polyurea hybrid shells and application in self-healing epoxy coatings | |
| CN111692459A (zh) | 氟化二氧化硅纳米颗粒复合丝瓜络海绵真空绝热板芯材及其制备方法 | |
| US20090197031A1 (en) | Aircraft conduit | |
| CN108456401B (zh) | 一种管道复合材料及其制备方法 | |
| CN108395202B (zh) | 一种纤维改性气凝胶材料的制备方法 | |
| CN110819071B (zh) | 海洋开发装备用常温自修复型固体浮力材料及其制备方法 | |
| CN104711851A (zh) | 一种提高芳香纶表面活性的方法 | |
| CN101348573B (zh) | 一种球形酚醛树脂的制备方法 | |
| CN112500683A (zh) | 一种采用碱--超声溶胶凝胶法改性提高黄麻环氧树脂复合材料性能的方法 | |
| CN114989704B (zh) | 一种抗冲蚀复合涂层及其制备方法 | |
| CN105061992A (zh) | 一种防涂层脱落的钓鱼竿及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110518 Termination date: 20111228 |