石墨/石蜡混杂包覆TDI微胶囊的制备与表征开题报告

全文总字数：4861字

1. 研究目的与意义（文献综述）

混凝土材料因抗压强度高、耐火性好、易于施工、成本低廉等优点成为当今世界用途最广、用量最大的建筑材料。但因抗折强度低、在载荷作用等多重因素影响下，混凝土结构易出现裂缝。裂缝为环境中侵蚀性物质进入混凝土内部提供了通道，会加剧混凝土及钢筋的腐蚀，从而降低其耐久性，导致使用寿命缩短。传统裂缝修复方法为宏观裂缝出现后再对其进行被动修补加固，修复效果差。若混凝土在出现微小裂缝时能及时主动修复，则无需后期修补，可显著改善混凝土的耐久性。因此，混凝土裂缝自修复技术已引起科研工作者的高度关注。

混凝土裂缝自修复技术可分为本征型和外源型。本征型自修复技术主要通过在裂缝区生成难溶的结晶沉淀实现损伤自修复，包括渗透结晶自修复、电沉积自修复等。渗透结晶自修复是在裂缝处有水分或湿气渗入时，渗透结晶组分水化生成结晶体填充裂缝，在干燥环境中修复效果不明显。电沉积自修复是利用电解作用，在混凝土表面形成一层不溶于水的化合物对裂缝进行填充修复，主要用于与水接触的混凝土结构中。外源型自修复技术是指混凝土损伤变形时，将预置于混凝土内部的修复体系激发，修复剂流出愈合裂缝，主要包括微胶囊自修复、微生物自修复等。微生物自修复技术存在微生物与基体材料适应性等问题，多数研究仍处于实验室阶段。微胶囊自修复技术是采用壁材包覆修复剂制备微胶囊，并将其预拌在混凝土中，当混凝土产生裂缝时微胶囊破裂，释放修复剂使裂缝愈合。微胶囊自修复技术因对修复环境要求低、修复速率快等优点成为最有发展潜力的自修复技术之一。

迄今为止，科研人员已对微胶囊自修复体系进行了部分相关研究。dry等人于1994年首次将微胶囊技术应用于水泥基体自修复。2001年，white等人在《自然》杂志上报道了将双环戊二烯包裹在脲醛树脂中制备微胶囊，并将微胶囊与固化剂混合分散到环氧树脂基体中。材料产生裂纹时，由微胶囊破裂释放出环戊二烯二聚体，在裂纹产生的毛细管虹吸作用下，环戊二烯二聚体迅速渗入裂纹与分散于裂纹中的固化剂反应产生交联聚合，从而达到修复目的。huang和ye等人尝试使用硅酸钠溶液作为自修复微胶囊的囊芯材料。当水泥基体材料产生裂缝并导致微胶囊破裂后，胶囊内部的硅酸钠溶液流到裂缝处与氢氧化钙发生反应形成水化硅酸钙产物填补裂缝。万健等人采用原位聚合法制备了脲醛树脂包覆环氧树脂微胶囊，并在混凝土中掺入该微胶囊。当微胶囊掺量为3.0%时，实验结果表明，受载损伤后48h的抗折强度恢复率为75.6%，冻融循环实验后动弹性模量平均恢复率可达64.3%。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：将石墨/石蜡复合作为囊壁材料，以tdi作为囊芯材料，采用熔融分散冷凝法，控制搅拌速率等工艺条件，制备石墨/石蜡混杂壁材包覆tdi微胶囊。

材料表征：利用冷场发射扫描电子显微镜及马尔文激光粒度仪对制备微胶囊的表面形貌、粒径及包覆率等表征。

3. 研究计划与安排

第1－5周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第6－7周：制备石墨/石蜡混杂包覆tdi微胶囊，对其形貌、粒径、包覆率等进行表征；

第8－9周：将制备的微胶囊与钢纤维以不同配比复合用于水泥基材料中制备砂浆试件；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张述雄, 王栋民, 张力冉. 水泥基材料微胶囊自修复体系的研究概况[j]. 商品混凝土,2015(04):25-28.

[2] 万健, 韩超. 微胶囊自修复混凝土的实验研究及性能评价[j]. 新型建筑材料, 2014,41(05):40-42.

[3] 赵威. 微胶囊自修复水泥基材料渗透性能研究[d]. 深圳大学, 2016.