CN105884947B - 一种材料应急修复体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种材料应急修复体系，包括第一储液罐、第二储液罐和待修复材料，所述待修复材料内部设置连续通道，第一储液罐的上部与第一气体推动装置连通，第一储液罐的下部与待修复材料的连续通道的一端连通；第二储液罐的上端与第一气体推动装置连通，第二储液罐的下部与待修复材料连续通道的另一端连通，形成密闭的连通体系；其中第一储液罐中装有DCPD溶液；第二储液罐装有含催化剂的二氯甲烷溶液；所述第一气体传动装置和第二气体传动装置中装载调节气体，调控密闭的连通体系中的气压大于标准大气压。本发明所述材料应急修复体系具有修复即时、面积大、效率高、成本低的优点，具有重要的实际应用价值。

Description

一种材料应急修复体系
技术领域
本发明属于材料修复技术领域，具体涉及一种基于双环戊二烯(DCPD)快速固化反应的材料应急修复体系。
背景技术
随着科技的发展，我们在许多领域内对材料的要求越来越高，而传统的材料在经受撞击后易会发生泄漏等事故，最终对这些设备本身造成难以估量的影响。尤其在航海、航空等特殊领域，一旦发生撞击泄露等事故，将造成重大的人身和财产威胁，因此探索应急性的材料自修复体系具有重要的实际运用意义。
金属卡宾催化剂拥有着较高的反应活性，当其与DCPD混合时，可以产生较为迅速的反应。无论是基于金属卡宾催化剂与DCPD材料迅速发生反应的体系，还是基于DCPD在活化剂的作用下与金属卡宾催化剂发生反应的体系，都保证了DCPD与卡宾催化剂反应的迅速发生，能够使DCPD快速交联，最终成修复受损的表面再次成为有较高的力学性能的材料。
传统的自修复材料是将金属卡宾催化剂直接分散在基体材料内部，而后用胶囊包裹着DCPD材料也分散在材料内部。这样形成的修复体系存在着如微胶囊的合成繁杂、耗时长、大量浪费了催化剂、成本高昂、对材料本身的力学性能大、修复范围过小等一系列缺陷，不利于生产生活中大规模使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种材料应急修复体系，它具有修复即时、修复面积大、效率高、成本低的优点，具有重要的实际应用价值。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种材料应急修复体系，包括第一储液罐、第二储液罐和待修复材料，所述待修复材料内部设置连续通道，第一储液罐的上部与第一气体推动装置连通，第一储液罐的下部与待修复材料的连续通道的一端连通；第二储液罐的上端与第一气体推动装置连通，第二储液罐的下部与待修复材料连续通道的另一端连通，形成密闭的连通体系；其中第一储液罐中装有双环戊二烯(DCPD)溶液；第二储液罐装有含催化剂的二氯甲烷溶液；所述第一气体传动装置和第二气体传动装置中装载调节气体，调控密闭的连通体系中的气压大于标准大气压。
上述方案中，所述的储液罐选用的材质不与DCPD发生反应。
上述方案中，所述待修复材料选用不同的材料进行设计，可选用金属材料、高分子材料或无机非金属材料。
上述方案中，所述待修复材料为金属材料时，控制密闭的连通体系中的气压为0.2～0.6MPa。
上述方案中，所述待修复材料为无机非金属材料时，控制密闭的连通体系中的气压为0.4～0.6MPa。
上述方案中，所述待修复材料为高分子材料时，控制密闭的连通体系中的气压为0.2～0.4MPa。
上述方案中，所述催化剂的结构式为：
上述方案中，所述气体传动装置A和B中装载的气体为氦气、氮气、氩气或空气。
上述方案中，所述待修复材料呈薄板状，由两块上下对称设置的薄板结构组成，所述薄板结构内部沿四周设置连续通路，连续通路内部沿水平方向间隔设置水平通路与两端连接，形成连续通道。
上述方案中，所述待修复体系呈薄壁管状结构，其内部设置整体空心夹层，形成连续通道。
上述方案中，所述待修复材料表面固定包覆具有较强韧性和较好弹性的纤维材料。
上述方案中，所述纤维材料可选用碳纤维或芳纶纤维等。
上述方案中，所述含催化剂的二氯甲烷溶液中催化剂质量浓度为0.01-0.5％。
上述方案中，所述DCPD的质量纯度为98.5％以上。
有现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明所述材料应急修复体系可对待修复材料内部出现的缺陷进行及时修复，且修复面积大，修复材料的生产过程简洁，价格低廉。
2)本发明所述材料应急修复体系适用于航海、航空等领域；能够实现工业化生产和生活实际应用。
附图说明
图1实施例1所述材料应急修复体系的结构示意图。
图2为实施例1所述待修复材料中薄板结构的结构示意图。
图3为实施例2所述待修复材料的结构示意图。
图4为待修复材料拼接示意图。
图中，1为第一储液罐，2为第二储液罐，3为待修复材料，4为连续通道，5为第一导气管，6为第一气体推动装置，7为第一导液管，8为第二导气管，9为第二气体推动装置，10为第二导液管；3-1为连续通路，3-2为水平通路，3-3为内管道，3-4为外管道，3-5为整体空心夹层，3-6为纤维材料，3-7为密封胶。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步描述，本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
以下实施例中，采用的催化剂M1和M2由武汉光明创新有限公司提供，结构式分别为
实施例1
一种材料自修复体系，其结构示意图见图1和图2，它包括第一储液罐1、第二储液罐2和待修复材料3，所述待修复材料3内部设置有连续通道4，第一储液罐1的上部通过第一导气管5与第一气体推动装置6连通，第一储液罐1的下部通过第一导液管7与待修复材料3的连续通道4的一端连通；第二储液罐2的上部通过第二导气管8与第二气体推动装置9连通，第二储液罐2的下部通过第二导液管10与待修复材料3连续通道4的另一端连通，最终形成密闭的连通体系；其中第一储液罐1中装有纯度98.5％(质量)的DCPD溶液，第一导液管7插入DCPD溶液中并接近第一储液罐1的瓶底；第二储液罐2中装有含催化剂M1的二氯甲烷溶液，第二导液管10插入含催化剂M1的二氯甲烷溶液中并接近第二储液罐2的瓶底；所述第一气体传动装置6和第二气体传动装9中装载调节气体空气，可通过控制调节气体的量来调控密闭的连通体系中的气压为0.2～0.6MPa；含催化剂的二氯甲烷溶液中催化剂的质量含量0.01％。
本实施例采用的待修复材料3选用钛合金材质，为上下对称设置的两块(一组)钛合金金属(薄板结构)组成的复合材料，所述钛合金金属的结构见图2，复合材料外表面采用碳纤维进行包覆；可以看出待修复材料3由两件结构相同的薄板状结构组成，其内部沿四周设置连续通路3-1，连续通路3-1内部沿水平方向间隔设置水平通路3-2与其两端连接，形成连续通道4，第一导液管7和第二导液管10分别于连续通道的两端连接，最终形成密闭的连通体系；调节第一气体传动装置6中和第二气体传动装置9中的气压至0.2-0.6MPa；当待修复材料3中出现缺陷时，在待修复材料内部形成负压，使第一储液罐1和第二储液罐2中的DCPD溶液和催化剂溶液通过连续通道压入修复材料3中混合并快速反应修复缺陷，适用于战斗机、民航等航空领域中机身、油箱、发动机等部件的应急修复。
本实施例中，基于待修复材料的结构，当待修复材料发生破损或缺陷时，DCPD溶液和催化剂溶液通过连续通道设置的连续通路和/或水平通路，在缺陷处迅速发生反应，起到应急修复的作用；且该结构可有效节省DCPD溶液和催化剂溶液的用量，保证修复结果。
实施例2
一种材料自修复体系，其结构与实施例1相同，不同之处在于待修复材料3采用陶瓷，控制密闭的连通体系中的气压为0.4～0.6MPa。
实施例3
一种材料自修复体系，其结构与实施例1相同，不同之处在于待修复材料3采用氟橡胶，控制密闭的连通体系中的气压为0.2～0.4MPa。
实施例4
一种自修复材料，其结构与实施例1大致相同，不同之处在于，采用的待修复材料3的结构见图3。由图3可以看出：在内管道3-3与外管道3-4之间设置空隙3-5(整体空心夹层)；且内管道3-3的外表面和外管道3-4的外表面分别固定包覆一层具有较强韧性和较好弹性的纤维材料3-6(碳纤维材料)。当待修复材料3中整出现受损的情况时，在待修复材料内部形成负压，使第一储液罐1和第二储液罐2中的DCPD和催化剂溶液压入待修复材料3中混合并快速反应修复缺陷；适用于氯碱工业化工管道和石油运输管道。
实施例5
将实施例1所述待修复材料进行拼接处理，如图4所示，对每组待修复材料的两端分别连接有DCPD溶液和含催化剂的二氯甲烷溶液，且每组待修复材料之间采用密封胶3-7进行分隔处理，当有一小段的材料处于破损状态的话，不会影响整个材料体系的结构。且当需要更换材料时，只需要换掉使用过的部分(使用了DCPD溶液和二氯甲烷溶液的材料部分)，可以节约大量的成本，适用于航天飞机的机翼等。
以上内容是结合具体实施例对本发明所作的进一步说明，不能认定本发明的范围只局限于这些说明。在不脱离本发明构思的前提下，所做出若干推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种材料应急修复体系，其特征在于，包括第一储液罐、第二储液罐和待修复材料，所述待修复材料内部设置连续通道，第一储液罐的上部与第一气体推动装置连通，第一储液罐的下部与待修复材料的连续通道的一端连通；第二储液罐的上端与第二气体推动装置连通，第二储液罐的下部与待修复材料连续通道的另一端连通，形成密闭的连通体系；其中第一储液罐中装有双环戊二烯溶液；第二储液罐装有含催化剂的二氯甲烷溶液；所述第一气体传动装置和第二气体传动装置中装载调节气体，调控密闭的连通体系中的气压大于标准大气压。
2.根据权利要求1所述的材料应急修复体系，其特征在于，所述待修复材料为金属材料时，控制密闭的连通体系中的气压为0.2～0.6MPa。
3.根据权利要求1所述的材料应急修复体系，其特征在于，所述待修复材料为无机非金属材料时，控制密闭的连通体系中的气压为0.4～0.6MPa。
4.根据权利要求1所述的材料应急修复体系，其特征在于，所述待修复材料为高分子材料时，控制密闭的连通体系中的气压为0.2～0.4MPa。
5.根据权利要求1所述的材料应急修复体系，其特征在于，所述催化剂的结构式为：
6.根据权利要求1所述的材料应急修复体系，其特征在于，所述第一气体传动装置和第二气体传动装置中装载的气体为氦气、氮气、氩气或空气。
7.根据权利要求1所述的材料应急修复体系，其特征在于，所述待修复材料呈薄板状，由两块上下对称设置的薄板结构组成，所述薄板结构内部沿四周设置连续通路，连续通路内部间隔设置水平通路并与两端的连续通路相连，形成通道。
8.根据权利要求1所述的材料应急修复体系，其特征在于，所述待修复体系呈薄壁管状结构，其内部设置整体空心夹层，形成连续通道。
9.根据权利要求1～8任一项所述的材料应急修复体系，其特征在于，所述待修复材料表面包覆碳纤维或者芳纶纤维。
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