用于自愈合材料的微胶囊的合成以及性能研究

摘要

微胶囊由于其独特的结构，在近些年来广泛应用于自愈合材料的制备过程中。本文研究脲醛树脂微胶囊合成的变化过程，探讨了包覆稀释环氧树脂（E-51）的合适条件，并且研究了微胶囊的多方面性能。
　　采用丁基缩水甘油醚（BGE）稀释环氧树脂（E-51），借以改善环氧树脂的粘度，提高其在乳化液中的分散效果，得到合适大小的液滴。加入的BGE含量占稀释树脂总量15％，采用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）充当乳化剂，在1600转/分钟搅拌条件下，可以制备得到粒径大小在50μm以下的微胶囊。
　　采用脲和甲醛为外壁合成材料，采用稀释环氧树脂为芯材物质，利用“二步法”合成了包覆有稀释环氧树脂的微胶囊。通过对比实验，获得了微胶囊合成的最佳条件：（1）脲醛树脂预聚体合成优化条件：脲和甲醛物质的量比例：n(脲)：n(甲醛)=1:1.8；采用三乙醇胺调节溶液pH8-10之间；反应时间：1小时；反应温度：70℃；水浴保温搅拌加热；（2）微胶囊外壁合成条件：乳化液：1.5wt％SDBS溶液；反应温度：60-65℃；搅拌速率：1600转/分；反应时间：3-4小时；pH范围：3-3.5。
　　实验对制备得到的微胶囊的做了多方面的性能测试：
　　（1）粒径测量，实验条件下微胶囊的最大的粒径约为50μm；通过测定约50个微球的粒径大小，测得微球的平均粒径为38μm；
　　（2）红外分析表明微胶囊中已经成功的包覆了芯材；光学显微观测得到了典型的脲醛树脂微胶囊破裂后的图像，直观地证明了微胶囊对芯材的成功包覆；
　　（3）热重分析表明：微胶囊分解开始温度：T分解=T△5wt％=246℃；高于壁材分解温度：T分解=T△5wt％=196℃；更高温度下（>300℃），微胶囊失重速率减缓，有很好的耐热性；可一定温度（246℃）以下保持相对稳定；
　　（4）环境扫描电子显微镜分析表明：微胶囊具有完整的球形结构；外表面相对来说还是比较粗糙，由脲醛树脂的小颗粒组成的，这一结果验证了本文最初所提出的合成的过程。另外，通过对比实验表明，微胶囊有良好的室温存储性能。

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1 绪论

1.1课题背景

1.2自愈合材料

1.3微胶囊以及其在自愈合材料中的应用

1.4 环氧树脂的概述

1.5 本课题研究的目的和主要内容

2微胶囊合成条件研究

2.1 实验所用仪器与材料

2.2 材料的准备

2.3 微胶囊合成影响因素及参数确定

2.4 本章小结

3 微胶囊的合成及性能测试

3.1 实验方法

3.2 脲醛树脂环氧微胶囊的合成以及过程观测

3.3 微胶囊的性能测试

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

4 全文总结

4.1 主要结论

4.2 主要创新点

4.3 研究展望

致谢

参考文献