[发明专利]一种室温自修复型纤维增强环氧复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自修复材料，更具体地，涉及一种室温自修复型纤维增强环氧复合材料及其制备方法。

背景技术

纤维增强环氧复合材料的比强度、阻尼减震、抗腐蚀和加工性能等优于金属材料，在航空航天、汽车、建筑及电子等工业中是不可或缺的材料。然而，这种材料在制备和使用过程中由于各种原因容易在内部产生微裂纹、微孔或局部损伤，并可能进一步扩展成宏观破坏导致材料力学性能下降直至完全失效，在聚合物复合材料中可表现为基材与增强体脱粘，层间开裂或增强体断裂。材料破坏在工程中往往带来灾难性后果。所以，聚合物基复合材料破坏的及时探测与修复非常重要。采用传统的人工修复技术如机械连接、胶粘贴补、树脂注射等可对表面裂纹或其他宏观破坏进行修复，对维持材料性能起一定作用，但发生在材料内部的破坏尤其是早期损伤常常是肉眼甚至各种仪器都难以探测的，修复更是无从谈起。因此，内部微观损伤的早期发现及修复对延长复合材料的使用寿命有着极为重要的意义。受生物体损伤自愈合的启发，科学家开始构建能够对内部或外部破坏进行自动修复的复合材料，从而延长材料使用寿命。

    聚合物基自修复体系主要分为外植式自修复体系和本征自修复体系。迄今为止，多数聚合物基自修复材料应用了外植式自修复体系，主要采用液态修复剂。液体修复剂装入微胶囊、空心纤维或毛细管中，在聚合物复合材料制备过程中将微胶囊或液芯纤维分散引入树脂中，或将修复剂灌装到聚合物材料制备过程中形成的三维网管中去，固化后的材料遭受损伤后裂纹发展引发微胶囊、液芯纤维或毛细管破裂，修复剂因毛细作用流至材料基体断裂区域，然后发生聚合、粘结并完成对材料的修复。

    中国发明专利200710029991.6和200910041625.1公开了一种室温自修复型聚合物复合材料，液态环氧树脂修复剂及其固化剂多硫醇分别包裹于微胶囊并引入环氧复合材料，在基体材料破坏产生裂纹时，裂纹穿过的胶囊随基体同时裂开，释放出两种反应物质，迅速聚合，从而阻止裂纹增长、修复裂纹。自修复型复合材料在修复裂纹时无需加热，在室温下即可自动完成裂纹修复。中国发明专利201110002551.8和200910192494.7公开了一种热塑性自修复材料，包裹乙烯基单体的微胶囊均匀分散于基体材料中。外力作用产生的材料产生微裂纹使微胶囊破裂，释放出的修复剂与基体发生可逆加成-断裂转移自由基聚合或原子转移自由基活性聚合，在室温下实现材料的自修复。中国发明专利200810025911.4和20081002590.X公开了一种高温自修复型环氧复合材料，将包裹修复剂的微胶囊，潜伏型固化剂和基体用固化剂混入环氧树脂，固化成型后得自修复材料。材料内部产生的微裂纹将使微胶囊破裂释放修复剂，预埋在基体中的潜伏型固化剂在高温下引发修复剂固化，从而实现材料自修复。中国发明专利200910037865.4公开了一种室温快速自修复型聚合物复合材料，由包裹环氧树脂的微胶囊和含阳离子固化剂的载体（剑麻、炭黑）引入环氧树脂经固化得到。阳离子固化剂逐渐扩散并均匀分散于基体材料中。当裂纹穿过微胶囊时所释放的环氧流入裂纹，与基体中的阳离子固化剂相接触而引发聚合反应并修复材料。