自修复材料及其制备
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自修复材料及其制备
报告人：Baidu Nhomakorabea云天
目录
• 一、自修复复合材料
• 二、自修复材料分类
• 三、微胶囊自修复材料的制备
1、芯材选择 2、壁材选择 3、微胶囊化方法
自修复复合材料
• 自修复复合材料，在无外界作用条件下，材料本 身能对内部缺陷进行自我恢复。 • 材料在使用过程中不可避免地会产生局部损伤和 微裂纹，并由此引发宏观裂缝而发生断裂，影响 材料正常使用和缩短使用寿命。
芯材选择
• 一、芯材
• 自修复功能微胶囊所包覆的芯材单体在催化剂存 在条件下应能够聚合。 • 可用于聚合的单体有以下几种： • 环状烯烃、内酯亚胺、丙烯酸酷盐、丙烯酸、烷 基丙烯酸酷盐、烷基丙烯酸、苯乙烯、异戊二烯、 双环戊二烯(DCPD)和丁二烯。
壁材选择
• 二、壁材
• 为了减少微胶囊的囊芯的缓慢释放，微胶囊的壁 材应具有良好的成膜性能 • 可用作微胶囊壁材的聚合物有以下几种： • 聚胺、聚酰胺、聚磺酰胺、聚碳酸酯、聚醚、聚 酰亚胺、酚醛树脂、脲醛树脂、聚氨酯、聚烯烃、 聚硅烷。
自修复复合材料
• 自修复的核心是能量补给和物质补给、模仿生物 体损伤愈合的原理，使复合材料对内部或者外部 损伤能够进行自修愈合，从而消除隐患、增强材 料的强度和延长使用寿命。
• 修复过程的物质补给由流体（或流体与固体粉末） 提供，能量补给一般由化学作用完成。
自修复材料分类
• 自修复材料按机理可分为两大类：
微胶囊化方法
• 微胶囊化的方法 • 包括化学方法：如界面缩聚法、原位聚合法等; • 物理化学方法：如复合凝聚法、干燥浴法、熔化 分散与冷凝法等; • 物理和机械法：如锅包法、空气悬浮成膜法、喷 雾法等。
微胶囊自修复材料的制备
• 缓慢释放指微胶囊的囊芯克服各种阻力，以一定 的扩散速度自动缓慢向外扩散。 • 缓慢释放现象的原因主要有： 1、随着时间的增加使微胶囊的壁材发生一些微小 的改变(如变薄或发生变形)； 2、壁膜本身并非均匀连续的高聚物,是存在空洞 的； 3、壁材性质的不同，对囊芯释放的阻力也不同。
• 环戊二烯二聚体(DCPD)包裹在脲醛树脂制成的微 胶囊里，与Grubbs催化剂一起分散在二亚乙基三 胺固化的环氧树脂低聚物中。 • 当材料产生裂纹时，微胶囊破裂，环戊二烯二聚 体由于裂缝产生的毛细管虹吸作用迅速渗入裂纹， 接触到Grubbs催化剂而发生活性开环聚合反应， 迅速生成高度交联的聚合物网络,可达到修复的目 的。
• 一类主要是通过加热等方式向体系提供能量，使 其发生结晶、在表面形成膜或产生交联等作用实 现修复；
自修复材料分类
• Chen等以呋喃多聚体和马来酰亚胺多聚体进行 Diels-Alder热可逆共聚，形成具有由可逆交联共 价键连接而成的大分子网络，通过DA逆反应实现 热的可逆性。
自修复材料分类
• 这种材料的优点在于只要施以简单的热处理而无 需额外的催化剂、单体分子或其他特殊的表面处 理就可在要修补的地方形成共价键、并能多次对 裂纹进行修复。
自修复材料分类
• 实验测试表明环戊二烯二聚体与Grubbs催化剂一 起分散在二亚乙基三胺固化的环氧树脂低聚物中 德这种材料能恢复75%的韧性。
微胶囊自修复材料的制备
• 微胶囊中的囊芯的释放可分为因瞬间被打破而释 放和逐渐从胶囊中缓慢释放两种情况。 • 瞬间释放： 1、用各种形式的外力如机械压碎、摩擦以及使之 变形等方法使胶囊破裂； 2、在热的作用下使之熔化； 3、用化学方法如酶的攻击，溶剂(包括水)的溶解 或提取的方法等。
自修复材料分类
• 看一段视频关于 LG G flex
自修复材料分类
• 另一类主要是通过在材料内部分散或复合一些功 能性物质来实现的,这些功能性物质主要是装有化 学物质的纤维或胶囊。在材料中注入某些高分子 聚合物，当物体开裂时，注入的材料会释放出来， 对受损的物体表面进行自动修复。
自修复材料分类
报告人：Baidu Nhomakorabea云天
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• 一、自修复复合材料
• 二、自修复材料分类
• 三、微胶囊自修复材料的制备
1、芯材选择 2、壁材选择 3、微胶囊化方法
自修复复合材料
• 自修复复合材料，在无外界作用条件下，材料本 身能对内部缺陷进行自我恢复。 • 材料在使用过程中不可避免地会产生局部损伤和 微裂纹，并由此引发宏观裂缝而发生断裂，影响 材料正常使用和缩短使用寿命。
芯材选择
• 一、芯材
• 自修复功能微胶囊所包覆的芯材单体在催化剂存 在条件下应能够聚合。 • 可用于聚合的单体有以下几种： • 环状烯烃、内酯亚胺、丙烯酸酷盐、丙烯酸、烷 基丙烯酸酷盐、烷基丙烯酸、苯乙烯、异戊二烯、 双环戊二烯(DCPD)和丁二烯。
壁材选择
• 二、壁材
• 为了减少微胶囊的囊芯的缓慢释放，微胶囊的壁 材应具有良好的成膜性能 • 可用作微胶囊壁材的聚合物有以下几种： • 聚胺、聚酰胺、聚磺酰胺、聚碳酸酯、聚醚、聚 酰亚胺、酚醛树脂、脲醛树脂、聚氨酯、聚烯烃、 聚硅烷。
自修复复合材料
• 自修复的核心是能量补给和物质补给、模仿生物 体损伤愈合的原理，使复合材料对内部或者外部 损伤能够进行自修愈合，从而消除隐患、增强材 料的强度和延长使用寿命。
• 修复过程的物质补给由流体（或流体与固体粉末） 提供，能量补给一般由化学作用完成。
自修复材料分类
• 自修复材料按机理可分为两大类：
微胶囊化方法
• 微胶囊化的方法 • 包括化学方法：如界面缩聚法、原位聚合法等; • 物理化学方法：如复合凝聚法、干燥浴法、熔化 分散与冷凝法等; • 物理和机械法：如锅包法、空气悬浮成膜法、喷 雾法等。
微胶囊自修复材料的制备
• 缓慢释放指微胶囊的囊芯克服各种阻力，以一定 的扩散速度自动缓慢向外扩散。 • 缓慢释放现象的原因主要有： 1、随着时间的增加使微胶囊的壁材发生一些微小 的改变(如变薄或发生变形)； 2、壁膜本身并非均匀连续的高聚物,是存在空洞 的； 3、壁材性质的不同，对囊芯释放的阻力也不同。
• 环戊二烯二聚体(DCPD)包裹在脲醛树脂制成的微 胶囊里，与Grubbs催化剂一起分散在二亚乙基三 胺固化的环氧树脂低聚物中。 • 当材料产生裂纹时，微胶囊破裂，环戊二烯二聚 体由于裂缝产生的毛细管虹吸作用迅速渗入裂纹， 接触到Grubbs催化剂而发生活性开环聚合反应， 迅速生成高度交联的聚合物网络,可达到修复的目 的。
• 一类主要是通过加热等方式向体系提供能量，使 其发生结晶、在表面形成膜或产生交联等作用实 现修复；
自修复材料分类
• Chen等以呋喃多聚体和马来酰亚胺多聚体进行 Diels-Alder热可逆共聚，形成具有由可逆交联共 价键连接而成的大分子网络，通过DA逆反应实现 热的可逆性。
自修复材料分类
• 这种材料的优点在于只要施以简单的热处理而无 需额外的催化剂、单体分子或其他特殊的表面处 理就可在要修补的地方形成共价键、并能多次对 裂纹进行修复。
自修复材料分类
• 实验测试表明环戊二烯二聚体与Grubbs催化剂一 起分散在二亚乙基三胺固化的环氧树脂低聚物中 德这种材料能恢复75%的韧性。
微胶囊自修复材料的制备
• 微胶囊中的囊芯的释放可分为因瞬间被打破而释 放和逐渐从胶囊中缓慢释放两种情况。 • 瞬间释放： 1、用各种形式的外力如机械压碎、摩擦以及使之 变形等方法使胶囊破裂； 2、在热的作用下使之熔化； 3、用化学方法如酶的攻击，溶剂(包括水)的溶解 或提取的方法等。
自修复材料分类
• 看一段视频关于 LG G flex
自修复材料分类
• 另一类主要是通过在材料内部分散或复合一些功 能性物质来实现的,这些功能性物质主要是装有化 学物质的纤维或胶囊。在材料中注入某些高分子 聚合物，当物体开裂时，注入的材料会释放出来， 对受损的物体表面进行自动修复。
自修复材料分类