[发明专利]一种基于微胶囊化的环氧树脂及超强酸固化剂的室温快速自修复复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及功能高分子复合材料领域。更具体地，涉及一种基于微胶囊化的环氧树脂及超强酸固化剂的室温快速自修复复合材料。

背景技术

聚合物材料在加工和实际使用过程中不可避免地会受到外应力而产生微裂纹等内部损伤，这些局部损伤是材料性能劣化的直接原因，存在着严重的隐患。自修复型复合材料可以在不需要人为干涉的情况下对裂纹进行修复，能有效延长材料的使用寿命。

近年来，人们设计和制备了一系列的本征型和外加型聚合物基体自修复材料，这些自修复体系在对材料的自愈合方面都取得了一定的成就。但是这些体系几乎都是集中在材料的力学强度恢复方面，对修复速度甚少涉及。目前所发展的自修复材料，大部分需要数小时，甚至数十小时才能达到修复平衡，修复速度太慢，修复体系不能及时地对基体材料中快速扩展的裂纹进行修复或延缓其扩展。

但是，在实际应用中，正在工作中的产品部件（比如机翼，液体输送管道等）特别需要在裂纹形成后立刻得以修复，从而避免事故的发生。因此，发展室温快速自修复复合材料具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有自修复材料的自修复速度慢等缺陷和技术不足，提供一种能对材料损伤实现即损即修复无需人为干涉的聚合物基室温快速自修复复合材料体系。

发明目的是提供一种基于微胶囊化的环氧树脂及超强酸固化剂的室温快速自修复复合材料。

本发明另一目的是提供上述室温快速自修复复合材料的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于微胶囊化的环氧树脂及超强酸固化剂的室温快速自修复复合材料，由以下原料和重量份数制备获得：

环氧树脂微胶囊5~50份；

超强酸微胶囊0.2~10份；

热固性树脂基体100份。

其中，所述的环氧树脂微胶囊的囊芯为双酚A缩水甘油醚型、双酚F缩水甘油醚型、间苯二酚缩水甘油醚型、间苯二酚缩水甘油酯型、羟甲基缩水甘油醚型、脂肪族或脂环族环氧树脂中的一种或多种混合物；

所述的环氧树脂微胶囊的囊壁材料为蜜胺树脂、尿醛树脂、二氧化硅、丙烯酸酯、环氧乙烯基树脂中的一种或多种混合物。

所述的超强酸微胶囊的囊芯为超强路易斯酸或超强质子酸；

所述的超强酸微胶囊的壁材为碳材料、硅酸盐、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚环氧丙烯酸酯中的一种或多种材料的混合物中的一种或多种材料的混合物；

所述的热固性树脂基体为环氧树脂、不饱和聚脂、环氧乙烯基树脂或有机硅树脂等。

另外，所述的环氧树脂微胶囊的平均粒径为10μm~800μm，囊芯含量为60~95%，囊壁厚度为50nm~700nm；

所述的超强酸微胶囊的平均直径为100nm~800μm，囊芯含量为1~90%，囊壁厚度为10nm~700nm。

优选地，所述环氧树脂微胶囊的囊芯为一种双酚A缩水甘油醚型环氧树脂；

或为一种双酚F缩水甘油醚型环氧树脂；

或为一种脂环族型环氧树脂；

或为一种双酚A缩水甘油醚型和一种脂环族型环氧树脂的混合物；

或为一种间苯二酚甘油醚型和一种双酚A缩水甘油醚型环氧树脂的混合物；

或为一种脂肪族环氧树脂和一种或多种双酚A缩水甘油醚型环氧树脂的混合物；

或为一种脂肪族环氧树脂和一种或多种双酚F缩水甘油醚型环氧树脂的混合物；

或为一种脂肪族环氧树脂与一种或多种双酚A缩水甘油醚型环氧树脂，或/和一种或多种双酚F缩水甘油醚型环氧树脂，或/和一种间苯二酚甘油醚型环氧树脂的混合物。

优选地，所述超强路易斯酸为路易斯酸、路易斯酸络合物的化合物中的一种或者两者的溶液；

所述溶液的溶剂为乙醇、甘油、乙醚、丁二醇的一种或多种混合物；所述溶液的浓度为0.1~80wt%。

更优选地，所述的超强酸为五氟化磷、五氟化砷、五氟化锑、七氟化金、三氟甲磺酸、氟磺酸或氯磺酸中的一种或多种混合物。

更优选地，所述的超强酸为五氟化磷、五氟化砷、五氟化磷与五氟化砷混合物、五氟化锑、七氟化金、三氟甲磺酸、氟磺酸或氯磺酸中的一种；

或为五氟化锑和五氟化磷、或/和五氟化砷的混合物。

另外，更优选地，当超强酸微胶囊的囊芯为超强路易斯酸和超强质子酸时，所述的超强酸微胶囊的壁材为碳材料、硅酸盐、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、二氧化硅与二氧化钛的混合物或二氧化硅与二氧化锆混合物中的一种。