本發(fā)明所屬技術領域為聚合物基復合材料自修復領域,利用飽和吸附修復劑的介孔材料制備環(huán)氧樹脂/ SBA-15自修復材料。
背景技術:
自修復材料是具有自診斷、自修復功能的智能復合材料,通過模仿生命系統(tǒng)損傷愈合的原理,使復合材料對內外部損傷及微裂紋能夠進行自修復,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。當材料產生裂縫時,裂縫導致微膠囊破裂,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(ROMP),生成PDCPD,從而修補縫隙,起到自修復的作用。但是一旦修復的位置再次出現裂縫,由于微膠囊中的DCPD全部流出,不能再次對材料進行修復。
介孔材料是一種內部分布有豐富的微小空洞構成的三維網絡結構的多孔材料,其孔徑處于大孔材料(>50nm)和微孔材料(<2nm)之間,由于其獨特結構使介孔材料具有極高的比表面、可調的孔徑、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注。介孔材料在催化、分離、生物、醫(yī)學及材料等領域有著廣泛的應用前景。
介孔材料SBA-15具有二維六方孔道結構,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,進而大大延長材料的使用壽命。
技術實現要素:
為了有效解決材料內部或表面產生局部損傷及微裂紋、使用傳統(tǒng)的微膠囊修復體系不能多次自修復的問題,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質量份步驟(1)所得DS液加入到1~10質量份介孔材料SBA-15中,飽和吸附2小時,過濾除去多余的DS液。
(3)將100質量份環(huán)氧樹脂E51、10質量份固化劑乙二烯三胺(DETA)和0.01~1質量份Grubbs催化劑混合,得混合液。
(4)將1~100質量份步驟(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功能的環(huán)氧樹脂復合材料。
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.該方法所得修復率較高,且能夠多次自修復。
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,固化后得到修復率為90.8%左右的環(huán)氧樹脂復合材料。
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,固化后得到修復率為84.3%左右的環(huán)氧樹脂復合材料。
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,固化后得到修復率為92.3%左右的環(huán)氧樹脂復合材料,二次修復率達到55.8%左右。