树脂基自修复微胶囊结构设计及制备工艺研究开题报告

1. 研究目的与意义

树脂基复合材料(resin matrix composite)也称纤维增强塑料(fiber reinforced plastics)^[1]。目前,随着复合材料工业的迅速发展,树脂基复合材料正凭借它本身固有的轻质高强、成型方便、不易腐蚀、质感美观等优点,越来越受到人们的青睐。

树脂基复合材料的优良性能^[1]:1.轻质高强,力学性能好；2.可设计性优良；3.耐化学腐蚀性和耐候性优良；4.电性能优良；5.热性能良好。

随着科学技术的发展^[2]，聚合物材料(包括聚合物基复合材料)的物理力学性能得到很大提高，已经大量应用于宇宙探索飞行器、人造卫星、火箭发动机、房屋、桥梁建筑、汽车、飞机、水坝、高速公路、微电子等结构材料。在使用过程中，聚合物容易受到宏观和微观的损坏。受到外力冲击造成的破坏是聚合物材料典型的宏观破坏；裂纹和微裂纹为微观破坏的主要表现。微裂纹是材料外界环境中性能退化的起点。微裂纹的发展导致裂纹的形成，致使材料结构立即退化从而性能下降。微观破坏会造成材料强度、硬度、尺寸稳定性等力学性能的降低，从而导致材料热、电、声等物理性能发生改变，因此对结构材料的损伤修复无疑是一个重要的问题，而微裂纹的早期发现和修复也变得非常实际。较严重的分层或由冲击所导致的宏观开裂不难发现，并能通过手工完成修复。超声波和射线照相技术等无损检测是常用来观察内部损伤的技术手段，但由于这些技术的局限性，加上聚合物的微裂纹往往产生在基体深处，造成微观损伤很难发现。如果这些损伤部位不能及时修复，不但会影响制件的性能进而缩短使用寿命，而且可能由此引发宏观裂缝而发生断裂，造成重大事故。因此，研究聚合物材料的自修复——自愈合，自动对损伤部位进行检测和修复，对聚合物材料在结构材料和高技术领域的应用尤其重要。

2. 研究内容和预期目标

2.1 内容

以被苯甲醇稀释后的e-44环氧树脂为芯材，三聚氰胺一尿素一甲醛共缩聚树脂(muf)为囊壁，采用原位聚合法，合成一种用于自修复材料的微胶囊。实验中采用了不同种类的表面活性剂以及阿拉伯树胶与十二烷基苯磺酸钠(dbs)的复配，通过光学显微镜对实验结果进行了检测，分析乳化剂对微胶囊合成的影响。对制备的微胶囊采用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)进行表面处理。

2.2 预期目标

3. 研究的方法与步骤

3.1 研究方法

3.1.1 实验方法

对照试验：囊芯质量比设计为：2:10、3：10、4：10、5：10；

4. 参考文献

[1]耿运贵，张永涛.树脂基复合材料的应用于发展趋势[j].河南理工大学学报（自然科学版），2007, 26(2)：192-197.

[2]李元杰，律微波，孟宪铎.微胶囊自修复聚合物材料的研究进展[j].工程塑料应用，2005, 33(1)：68-70.

[3]张宇帆，明耀强，曾卓，黄凯鑫，郭浩槟.自修复材料中自修复体系研究进展[j].广东化工，2015, 14(42):89-91

5. 计划与进度安排

（1）2022.12.19-2022.12.30：查阅文献资料，撰写开题报告；

（2）2022.01.02-2022.01.13：设计实验步骤及工艺；

（3）2022.02.20-2022.04.15：完成相关实验；