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本文介绍了微胶囊技术及其发展概况,对微胶囊的主要功能、合成原料、合成方法、结构与性能表征等进行了归纳总结。根据微胶囊的应用情况,阐述了微胶囊自修复聚合物基复合材料研究进展,并指出了本文的研究背景、意义和方法。 实验采用原位聚合法,以脲、甲醛为囊壁原料,分别以双环戊二烯(DCPD)和环氧树脂(E-51)为囊芯,合成聚脲甲醛包覆DCPD和E-51微胶囊。为保证微胶囊的使用性,本文对微胶囊的合成工艺参数进行了深入研究,确定了优化的合成工艺,并通过光学-摄影显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)等表征方法对合成的微胶囊的物理和化学性能进行研究,对比分析了两种微胶囊的性能。 研究结果表明,采用原位聚合法成功合成了以DCPD或E-51为囊芯的两种聚脲甲醛微胶囊。优化的微胶囊合成工艺为:囊壁与囊芯的质量比为0.8:1,终点pH=2.0~4.0,酸化时间为2.0~3.0h,升温速率为0.17~0.25℃·min-1,表面活性剂使用0.8%的DBS水溶液,55~60℃反应2~3h。在微胶囊合成过程中,原料配比、终点pH值、酸化时间、升温速率、搅拌速率、表面活性剂种类与用量等对微胶囊产品的性能都有很大的影响。原料配比、终点pH值和表面活性剂种类与用量对微胶囊的合成状态有显著影响;适当延长酸化时间和增加升温速率,能使微胶囊表面的粗糙度增加;随着搅拌速率的增加,微胶囊的粒径减小、分布变窄。 实验合成的聚脲甲醛包覆DCPD和E-51微胶囊均具有良好的物理性能,表面致密、粒径均匀、粒径分布较窄。比较而言,E-51微胶囊具有较好的热稳定性和耐渗透性,在200℃下加热2h仍保持良好的密封性,具有较强的使用性。