微胶囊自修复环氧树脂复合材料老化性能的研究

作者：万里鹰; 肖春平; 肖洋; 晏文康; 藏辉; 林连镔; 刘婷

来源：第十届全国腐蚀大会, 中国江西南昌, 2019-10-24.

DOI：10.26914/c.cnkihy.2019.015906

• 湿热老化
• 化学腐蚀
• 紫外线老化
• 复合微胶囊
• 自修复性能

聚合物基复合材料有优异的物理和化学性能,应用于航空航天领域。但聚合物基复合材料在自然环境(如紫外线、氧、水、温度、酸雨等)的影响下,其结构和性能变差。近些年来,提高聚合物基复合材料力学性能和耐老化性能的研究已成为热门,研究内容包括湿热老化、化学腐蚀、紫外线老化等。聚合物基复合材料湿热老化是在温度和湿度协同作用下,使高分子链距离增加、运动加剧,导致材料内部出现新的裂纹,力学性能发生变化。化学腐蚀是在强酸、强碱溶液腐蚀条件下,酸或碱性物质经裂纹扩散或吸收进入材料内部,导致基体材料溶胀和分解。紫外线老化是在紫外线照射下,紫外线在复合材料表面产生大量热,同时引起高分子链结构发生不可逆转的破坏。微胶囊自修复复合材料是由White最先提出的,将修复剂包封成微胶囊并填充到树脂基体中,当复合材料受到损伤时,微胶囊破裂,修复剂渗出并发生交联固化反应,使受损部位得到修补,很少文献对自修复复合材料的老化性进行研究。本研究采用浇注成型法制备新型环氧树脂-脲醛树脂@2-甲基咪唑复合微胶囊(E-51-UF@2-MI复合微胶囊)/环氧树脂自修复复合材料,研究湿热老化(65℃去离子水)、化学腐蚀(40%硫酸溶液、40%氢氧化钠溶液)、395nm紫外线老化对新型自修复复合材料拉伸强度、弯曲强度和自修复性能的影响。结果表明:新型自修复复合材料在65℃去离子水中浸泡8小时后,吸湿率达到稳定状态,最大吸湿率为0.15%;在40%硫酸溶液中浸泡4天,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为25.7%和21.6%;在40%氢氧化钠溶液中浸泡5天,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为22.5%和19.8%;经紫外线老化4天,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为26.1%和46.1%;在40%硫酸溶液和395 nm紫外线老化条件下,修复率呈现下降趋势,而在40%氢氧化钠溶液腐蚀条件下,其修复率先略有上升后不断下降。自修复性能下降原因在于:基体老化、微胶囊老化,以及微胶囊与基体的脱离。

• 单位
  材料学院; 上海航天设备制造总厂; 上海宇航系统工程研究所; 南昌航空大学