脲醛树脂微胶囊的改性研究开题报告

1. 研究目的与意义

目前,在自修复微胶囊领域,脲醛树脂包覆环氧树脂研究得比较广泛 。然而,聚脲甲醛微胶囊的壁材是脲醛树脂(UF) ,其分子中含有3～4个羟甲基,亲水基团如羟基、羧基、氨基、亚氨基、醚键,使其耐水性和耐老化性能差,特别是在沸水中耐水能力更差,这主要是因为树脂中的碳酰胺键发生了水解,且游离甲醛含量大。此外,脲醛树脂中所含有的甲醛不仅对人体的鼻黏膜、视黏膜以及上呼吸道有刺激作用,还会引起皮炎、肝脏病变、癌症等多种疾病 ,这些缺点往往都会限制自修复微胶囊的应用范围。因此改善微胶囊壳材脲醛树脂热稳定性、耐水性,减少游离甲醛的含量是非常重要的研究课题 。鉴于此,本研究通过改进的原位聚合法,分别在脲醛树脂分子中引入3 种不同的改性剂:聚乙烯醇、苯酚、三聚氰胺,通过共缩聚方法向树脂中引入疏水基团,以求得到耐热、耐水的脲醛树脂微胶囊,减少壁材游离甲醛含量。通过此法制备的微胶囊,达到了预期的结果,为微胶囊的应用提供了有利条件。

2. 国内外研究现状分析

微胶囊技术的研究开始于20世纪30年代，到了40年代末期美国人采用物理方法（空气悬浮法）制备了微胶囊并成功用于药物方面。1954年，美国国家现金出纳公司(national cash register company)研究者用相分离复合凝聚法制备了含油明胶微胶囊，并用于制备无碳复写纸，从此开创了微胶囊在商业领域上的应用。50年代末到70年代，美国、英国、西欧、中国等国家开展了许多微胶囊的合成方法，把合成高分子的聚合方法应用于微胶囊制备使得微胶囊技术日趋成熟并逐渐应用于各个行业。80年代初人们开发出了纳米胶囊，同时日本人开发了原位聚合法制备微胶囊技术，日本对微胶囊技术的大力开发和微胶囊的独特性能，更使微胶囊技术迅速发展。到了90年代微胶囊技术得到了更大的发展，微胶囊作为高新技术已开始向实用化迈步，其应用也从无碳复写纸和药物包覆扩展到了食品、涂料、农药、纺织、染料等多种领域。在最近的几十年里，微胶囊作为一种功能材料更是被广泛的研究，并且逐渐在电子、材料等高技术领域中获得应用。随着微胶囊技术与微球化研究开发的进展，其应用领域也在不断拓宽。很多材料通过多种方法都可获得有一定组成和形状特征的微胶囊制品。如用微胶囊技术制备的复合粒子与其它精细化工材料复合，可大幅度提高复合材料的力学强度及其它性能。在复合材料自修复领域，微胶囊技术是最近几年才刚刚开始起步的，自美国illinois大学以s.r.white为中心的研究小组于2001首次提出微胶囊自修复概念以来[2]，在随后的几年里，他们在此方面做了大量的研究，包括微胶囊的制备工艺及机械性能的研究，微胶囊对基体材料性能的影响，微胶囊尺寸对材料性能的影响等。在此期间国内外其他研究单位也掀起一阵研究热潮，如l.yuan等研究了用于自修复的环氧树脂微胶囊的制备，并对其渗透性能及稳定性能开展研究；b.j.blaiszik等人研究了包覆反应溶液微胶囊的制备；j.l.yang等研究了包覆异氰酸酯微胶囊的制备及性能；x.liu等研究了脲醛树脂包覆5-亚乙基-降冰片烯(enb)微胶囊的制备；童晓梅、谢建强等研究了聚苯乙烯包覆环氧树脂

自修复微胶囊的制备工艺，袁彦超等研究了三聚氰胺-甲醛脂包裹环氧树脂微胶囊的制备及表征，吕玲等研究了用于自修复的聚脲甲醛包覆双环戊二烯微胶囊的热稳定性能，方雷等研究了聚脲甲醛包覆环氧树脂微胶囊的制备及性能，卢玲茹等研究了聚合物基复合材料自修复微胶囊的制备及形态控制s.x.ding等研究了紫外引发界面聚合环氧树脂微胶囊的制备，谢建强等研究了乳化剂对自修复微胶囊合成的影响，杨毅等研究了一步法制备脲醛树脂微胶囊的工艺，此外还有许多研究学者对这些研究进行对比分析。

3. 研究的基本内容与计划

为了提高脲醛树脂微胶囊的稳定性,选择化学结构不同的聚乙烯醇、苯酚、三聚氰胺对脲醛树脂进行了改性。通过优化反应条件,得到了具有良好耐热、耐水性的脲醛树脂微胶囊。采用光学显微镜观测了微胶囊的形貌;用FT-IR表征了微胶囊的化学结构;用TGA分析了微胶囊的热性能。研究结果表明:3种改性后的微胶囊的热稳定性均有所提高,其中苯酚改性的微胶囊热稳定性最好;聚乙烯醇改性微胶囊的疏水性下降,苯酚和三聚氰胺改性的微胶囊的疏水性都有所增强.

4. 研究创新点

　近年来,随着复合材料技术的发展,微胶囊技术在复合材料裂纹自修复方面的应用得到了重视。具有自修复功能的复合材料对内部或者外部损伤能够进行自我修复,可以阻止复合材料尤其是脆性材料内部微裂纹的进一步扩展,从而显著增加材料的力学强度,延长材料的使用寿命。因此,微胶囊技术在复合材料自修复中的应用成为一个新的研究领域,具有巨大的发展潜力。