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一種利用介孔SBA?15制備自修復(fù)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法與流程

文檔序號:12403042閱讀:194來源:國知局

本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域為聚合物基復(fù)合材料自修復(fù)領(lǐng)域,利用飽和吸附修復(fù)劑的介孔材料制備環(huán)氧樹脂/ SBA-15自修復(fù)材料。



背景技術(shù):

自修復(fù)材料是具有自診斷、自修復(fù)功能的智能復(fù)合材料,通過模仿生命系統(tǒng)損傷愈合的原理,使復(fù)合材料對內(nèi)外部損傷及微裂紋能夠進行自修復(fù),從而使隱患得以消除、材料的強度增強和材料使用壽命延長。

雙環(huán)戊二烯(DCPD)是自修復(fù)材料中常見的愈合劑,通常將DCPD包裹在微膠囊中加入樹脂基體中。當材料產(chǎn)生裂縫時,裂縫導(dǎo)致微膠囊破裂,其中的DCPD流出來與基體中的Grubbs催化劑接觸后,能發(fā)生開環(huán)移位聚合反應(yīng)(ROMP),生成PDCPD,從而修補縫隙,起到自修復(fù)的作用。但是一旦修復(fù)的位置再次出現(xiàn)裂縫,由于微膠囊中的DCPD全部流出,不能再次對材料進行修復(fù)。

介孔材料是一種內(nèi)部分布有豐富的微小空洞構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔材料,其孔徑處于大孔材料(>50nm)和微孔材料(<2nm)之間,由于其獨特結(jié)構(gòu)使介孔材料具有極高的比表面、可調(diào)的孔徑、有序的孔道、良好的穩(wěn)定性和狹窄的孔徑分布等特性,受到越來越多研究者的關(guān)注。介孔材料在催化、分離、生物、醫(yī)學及材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

介孔材料SBA-15具有二維六方孔道結(jié)構(gòu),能夠吸附愈合劑DCPD,如果將飽和吸附DCPD的介孔材料引入樹脂基體中,當樹脂基體中產(chǎn)生裂紋時,由于吸附愈合劑的SBA-15逐漸釋放出DCPD,從而可有效改善基體的局部損傷及微裂紋,同時可以多次對裂紋進行修復(fù),進而大大延長材料的使用壽命。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

為了有效解決材料內(nèi)部或表面產(chǎn)生局部損傷及微裂紋、使用傳統(tǒng)的微膠囊修復(fù)體系不能多次自修復(fù)的問題,本發(fā)明提供一種利用介孔材料SBA-15吸附愈合劑后加入聚合物基體中,利用其緩釋功能,從而得到能夠進行多次自修復(fù)的方法。

具體步驟為:

(1)將雙環(huán)戊二烯(DCPD)和苯乙烯按體積比9:1進行混合,得到單體混合物(簡稱為DS液)。

(2)將1~100質(zhì)量份步驟(1)所得DS液加入到1~10質(zhì)量份介孔材料SBA-15中,飽和吸附2小時,過濾除去多余的DS液。

(3)將100質(zhì)量份環(huán)氧樹脂E51、10質(zhì)量份固化劑乙二烯三胺(DETA)和0.01~1質(zhì)量份Grubbs催化劑混合,得混合液。

(4)將1~100質(zhì)量份步驟(2)所得飽和吸附DS液的介孔材料加入到步驟(3)所得混合液中,手工混合后超聲振動,使之混合均勻后,待抽真空至無氣泡,倒入模具中,固化后得到具有自修復(fù)功能的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。

以上所述原材料均為工業(yè)級。

本發(fā)明具有以下特點:

1.原料來源廣泛,價格低廉易得。

2.操作比較簡單,易處理。

3.該方法所得修復(fù)率較高,且能夠多次自修復(fù)。

具體實施方式

以下所述原材料均為工業(yè)級。

實施例1:

(1)將雙環(huán)戊二烯(DCPD)和苯乙烯進行混合(體積比9:1),得到單體混合物(簡稱為DS液)。

(2)將2.25g步驟(1)所得 DS液加入到0.30 g介孔材料SBA-15中,飽和吸附2小時,過濾除去多余的DS液。

(3)將6.0 g環(huán)氧樹脂E51、0.6 g固化劑乙二烯三胺和0.0023 g Grubbs催化劑混合得混合液。

(4)將步驟(2)所得飽和吸附DS液的介孔材料加入到步驟(3)所得混合液中,手工混合后超聲振動,使之混合均勻后,待抽真空至無氣泡,倒入模具中,固化后得到修復(fù)率為90.8%左右的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。

實施例2:

(1)將雙環(huán)戊二烯(DCPD)和苯乙烯進行混合(體積比9:1),得到單體混合物(簡稱為DS液)。

(2)將1.35 gDS液加入到0.18 g介孔材料SBA-15中,飽和吸附2小時,過濾除去多余的DS液。

(3)將6.0 g環(huán)氧樹脂E51、0.6 g固化劑乙二烯三胺和0.0014 g Grubbs催化劑混合得混合液。

(4)將步驟(2)所得飽和吸附DS液的介孔材料加入到步驟(3)所得混合液中,手工混合后超聲振動,使之混合均勻后,待抽真空至無氣泡,倒入模具中,固化后得到修復(fù)率為84.3%左右的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。

實施例3:

(1)將雙環(huán)戊二烯(DCPD)和苯乙烯進行混合(體積比9:1),得到單體混合物(簡稱為DS液)。

(2)將2.25 g DS液加入到0.30 g介孔材料SBA-15中,飽和吸附2 小時,過濾除去多余的DS液。

(3)將6.0 g環(huán)氧樹脂E51、0.6 g固化劑乙二烯三胺和0.009 g Grubbs催化劑混合得混合液。

(4)將步驟(2)所得飽和吸附DS液的介孔材料加入到步驟(3)所得混合液中,手工混合后超聲振動,使之混合均勻后,待抽真空至無氣泡,倒入模具中,固化后得到修復(fù)率為92.3%左右的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,二次修復(fù)率達到55.8%左右。

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