基于微胶囊技术自修复材料中微胶囊的分散性及其对材料力学性能的影响

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玻璃纤维增强复合材料(GFRP)已经成功应用于建筑结构的修复和加固上,但复合材料在长期的加固使用过程中会产生微裂纹,从而缩短加固材料的使用寿命,降低建筑结构的安全性,而将自修复微胶囊预埋入复合材料后就可实现微裂纹的自修复。   微胶囊引入复合材料后存在胶囊分散性差和复合材料力学强度下降两大难题,本文通过用一定浓度KH550和KH560偶联剂处理微胶囊表面,探讨处理前后的微胶囊在复合材料中的分散性,以及对自修复树脂材料的拉伸性能和玻璃纤维增强复合材料的弯曲性能,具体研究内容包括:   1.以三聚氰胺(M)、尿素(u)、甲醛(F)为壁材,以亚乙基二降冰片烯(ENB)为芯材,用原位聚合法成功合成了MUF包裹ENB芯自修复微胶囊,并重点对初始升温速率、升温路径合成参数进行优化,以得到产量高、表面平整、耐热性好且火小均匀的微胶囊。   2.讨论微胶囊含量与纯树脂材料拉伸断裂强度、弹性模量以及断裂仲长率的关系,对微胶囊许可含量进行优化,以满足建筑加固中对树脂力学性能的要求。   3.用KH550和KH560偶联剂对微胶囊进行表面处理,对处理后的微胶囊在复合材料中的分散性进行表征,同时得到经处理含3%微胶囊自修复树脂材料的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率,进一步对比了处理前后自修复玻璃织物层合板的弯曲性能以及此时微胶囊的分散程度。   本文的研究对于深入理解偶联剂的分散及改性机理有重要意义,其制备出的玻璃纤维增强自修复材料分散较为均匀且力学性能稳定,在建筑加固领域将有很大的应用前景。
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