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玄武岩纤维是以火山喷出岩—玄武岩为原料的高性能纤维,具有优异的耐高温和隔热性能,良好的力学性能,稳定的化学性能,以及优异的隔音和电绝缘性能,同时也是一种环境友好型绿色材料,广泛应用于航天航空、消防、军事、汽车、土建、环保等领域。为了改善玄武岩纤维的抗折性能,提高玄武岩纤维的综合品质、扩展其应用范围,本文模仿生物体的自修复性,采用有效迅速地接触反应生成网络大分子的修复剂和固化剂逐层形成的双层微胶囊,修饰表面光滑且表面积小的玄武岩纤维,以实现玄武岩纤维的智能自修复,并探索其自修复机理。本文首先以三聚氰胺-尿素-甲醛共聚物(MUF)为囊壁,以环氧树脂(E-51)为囊芯通过原位聚合法形成单层微胶囊,然后将固化剂二氨基二苯砜(DDS)吸附在单层微胶囊的表面,最后再次以MUF为囊壁制备双层微胶囊。通过对微胶囊及微胶囊/玄武岩纤维的微观结构、化学结构和热学稳定性的分析优化微胶囊的制备工艺、涂层整理工艺,重点研究微胶囊/玄武岩纤维的自修复机理。研究结果如下:(1)乳化剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)用量为0.5 g,搅拌速度为2000 r/min,芯壁比为0.5:1,终点pH值为3.5,固化时间为2.5 h时单层微胶囊分散均匀、形状规则且结构致密,粒径在200~1280 nm内;红外分析可知MUF成功地包覆在囊芯表面,且二者之间没有发生化学反应;热重曲线说明囊芯含量较高,且热稳定温度在120℃左右。(2)质量分数为0.3%的吐温处理DDS,吸附时间为60 min,pH值为4,且DDS与单层微胶囊的质量比为1:4时吸附效果最佳;DDS吸附的单层微胶囊用量为10 g时得到的双层微胶囊形貌规则且表面致密,双层结构明显,粒径在125~2700 nm内;红外和热重曲线分析均可证明微胶囊的双层结构,且热分解温度在120℃左右。(3)水性聚氨酯(WPU)的浓度为90%,微胶囊用量为30%的整理液处理玄武岩纱线的涂层率和拉伸断裂性能最好;热分解温度为120℃,而且微胶囊的性能在涂层过程中并没有改变。微胶囊/水性聚氨酯/玄武岩织物的拉伸断裂性能,顶破强度,以及折皱回复性能均优于水性聚氨酯/玄武岩织物和玄武岩织物,且微胶囊/水性聚氨酯/玄武岩织物力学性能具有自修复性。(4)微胶囊/玄武岩纤维的自修复机理是玄武岩纤维受到破坏时,微胶囊会因裂纹扩展而破裂,流出的修复剂和固化剂相接触会发生聚合反应生成网络大分子修复裂纹,从而使玄武岩纤维的性能得到修复。