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《異氰酸酯自修復(fù)微膠囊的制備與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、密級無分類號TB34XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY碩士學位論文題目:異氰酸酯自修復(fù)微膠囊的制備與性能研究作者：黑體梁豐收4號指導(dǎo)教師：陳衛(wèi)星教授申請學位學科：材料學2018年5月10日表征表征異氰酸酯自修復(fù)微膠囊的制備與性能研究學科:材料學研究生簽字:指導(dǎo)教師簽字:摘要自修復(fù)微膠囊的制備、結(jié)構(gòu)性能調(diào)控及其在自修復(fù)復(fù)合材料中的應(yīng)用研究近年來受到研究者的廣泛關(guān)注，是功能高分子材料領(lǐng)域的研究熱點之一。埋入自修復(fù)微膠囊的材料可以大大增加其使用壽命，減少相關(guān)系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)費用。目前，對應(yīng)用于自修復(fù)領(lǐng)域的微膠囊
2、，科研人員對于殼材和芯材的選擇及制備工藝有較多的研究，而對直接影響后期自修復(fù)效率的因素問題，如微膠囊芯材包封效率、穩(wěn)定性等關(guān)注較少。本研究采用界面聚合和“點擊”反應(yīng)兩種方法制備具有較高芯材穩(wěn)定性，包封效率可控的自修復(fù)微膠囊。對微膠囊的性能進行了較為深入的研究并將其分散在環(huán)氧樹脂樣條中制備自修復(fù)材料，初步研究了自修復(fù)效果，研究結(jié)果對制備芯材可控并保持良好的芯材活性的微膠囊具有重要的意義。主要研究內(nèi)容包括：首先，采用界面聚合法，以異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）為芯材，甲苯二異氰酸酯(TDI)的預(yù)聚物拜耳L-75和1,4丁二醇(BD
3、O)為壁材，制備出殼層為聚氨酯的異氰酸酯型微膠囊。使用傅里葉變換紅外分光光度計（FT-IR）表征了微膠囊的化學結(jié)構(gòu)；光學顯微鏡（OM）和掃描電子顯微鏡（SEM）表征了微膠囊的形貌和粒徑分布；熱重分析儀（TGA）表征了微膠囊的熱穩(wěn)定性，分別對芯材、殼材和微膠囊進行TGA熱分析，并計算出微膠囊的芯材含量和包封效率。探討了不同乳化劑、乳化劑用量、乳化轉(zhuǎn)速以及BDO加入量等參數(shù)對微膠囊形貌、粒徑分布、芯材含量和包封效率的影響，確定了制備微膠囊的最佳工藝條件。結(jié)果表明，IPDI作為芯材被預(yù)聚物L-75所形成的聚氨酯殼層成功包覆，制備的微
4、膠囊外觀呈球形，微膠囊殼層光滑致密。對比添加BDO擴鏈劑制備的微膠囊，發(fā)現(xiàn)阿拉伯膠（GA）用量占芯壁質(zhì)量17.4%，乳化轉(zhuǎn)速為600rpm，擴鏈劑BDO質(zhì)量分數(shù)為11.7%時，所制備的異氰酸酯微膠囊囊心質(zhì)量分數(shù)為55.69%，包封率達到83%，平均粒徑為48.77μm。制備的微膠囊粒徑分布較窄，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，微膠囊形貌、包封效率及芯材含量較為理想。其次，采用“點擊”反應(yīng)制備異氰酸酯型微膠囊，以異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）為芯材，三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸酯）（TMMP）和三甲基硅基乙炔（TMSA）為壁材，制備出殼層為聚硫醚
5、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的異氰酸酯型微膠囊。使用傅里葉變換紅外分光光度計（FT-IR），光學顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）等分別表征了水解PGMA顆粒和微膠囊的化學結(jié)構(gòu)，形貌，粒徑大小等，并計算出微膠囊的粒徑分布等參數(shù)。探討了不同硫醇、不同光引發(fā)劑、UV光固化時間、芯壁質(zhì)量比及水解PGMA顆粒濃度等參數(shù)對微膠囊形貌和粒徑分布的影響，確定了制備微膠囊的最佳工藝條件。結(jié)果表明，IPDI作為芯材被“點擊”反應(yīng)所生成的聚硫醚殼層成功包覆，制備的微膠囊外觀呈球形。對比不同水解PGMA顆粒制備方法，發(fā)現(xiàn)使用TMMP硫醇、選取光引發(fā)劑2959、U
6、V光固化時間為30Min，芯壁質(zhì)量比為1:1、水解PGMA顆粒濃度為1.5wt%時制備的微膠囊平均粒徑為76.4μm，粒徑分布較窄，微膠囊尺寸分布和外觀形貌較為理想。最后，選用界面聚合法制備得到的微膠囊埋入環(huán)氧樹脂樣條制備自修復(fù)樣條，采用材料萬能試驗機對樣條進行力學性能測試，并研究了自修復(fù)環(huán)氧樹脂樣條的自修復(fù)性能。研究發(fā)現(xiàn)，拉伸后的環(huán)氧樹脂自修復(fù)樣條在潮濕環(huán)境中浸泡24小時后，再次測得的應(yīng)力值為初始值的83%，基本可以完成自愈合。關(guān)鍵詞：微膠囊；異氰酸酯；界面聚合；“點擊”反應(yīng)；自修復(fù)PreparationandPropert
7、iesofIsocyanateSelf-healingMicrocapsulesDiscipline:MaterialsscienceStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractThepreparationandpropertiesofmicrocapsule-basedself-healingmaterialshavebeenahottopicinthefieldoffunctionalpolymermaterialsinrecentyears.Self-healingmater
8、ialscansignificantlyreducethecostsassociatedwithmaintenance.Atpresent,researchonself-healingmicrocapsulesmainlyfocusesontheselectionofprop
