本发明专利技术公开一种室温自修复型纤维增强环氧复合材料及其制备方法，该方法通过毛细管装载修复剂并埋置于纤维增强环氧复合材料层间，修复剂中含有一定量发泡剂。复合材料成型后，将其加热至发泡剂分解温度以上使毛细管内产生正压。当材料遭受破坏并引发毛细管碎裂时修复剂可在压力推动下迅速流至断裂面并发生反应，从而将裂纹重新粘合在一起，材料损伤得以修复。这种材料具有突出的特点是：毛细管可提供足够多的修复剂使得材料具有较高的修复效率，而发泡剂的引入，则保证了毛细管内修复剂在材料破坏时快速自动流出。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，该方法通过毛细管装载修复剂并埋置于纤维增强环氧复合材料层间，修复剂中含有一定量发泡剂。复合材料成型后，将其加热至发泡剂分解温度以上使毛细管内产生正压。当材料遭受破坏并引发毛细管碎裂时修复剂可在压力推动下迅速流至断裂面并发生反应，从而将裂纹重新粘合在一起，材料损伤得以修复。这种材料具有突出的特点是：毛细管可提供足够多的修复剂使得材料具有较高的修复效率，而发泡剂的引入，则保证了毛细管内修复剂在材料破坏时快速自动流出。【专利说明】
本专利技术涉及一种自修复材料，更具体地，涉及。
技术介绍
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。中国专利技术专利200710029991. 6和200910041625. I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。中国专利技术专利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。中国专利技术专利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。中国专利技术专利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。本征型自修复聚合物基自修复体系可利用自身的特殊性能，不需要添加任何修复剂，在外界刺激下自动愈合损伤，部分或完全地回复材料力学性能和完整性。本征型自修复依赖于特殊化学键的断裂和再结合，仅在极少数聚合物基体中才能得以实现，且修复效率不高。埋植微胶囊的自修复体系局限同样明显：首先修复剂微胶囊的制备颇不易，过程复杂，成本较高，很多修复剂都难以实现微胶囊化；其次，微胶囊的引入往往造成聚合物基体力学性能大幅下降。在另一种外植式自修复体系中，空心纤维可以提供比微胶囊更多的修复剂，实现更高的修复效率，而且少量空心纤维的引入不至引起复合物基体性能的明显下降。I. P. Bond 等人（I. P. Bond et al. Composites: Part A 36 (2005) 183-188，I.P. Bond et al. Composites Science and Technology 65 (2005) 1791-1799，I. P.Bond et al. Smart Materials and Structures 15 (2006) 704-710, I. P. Bond et al.Composites: Part A 38 (2007) 1525-1532, I.P. Bond et al. Journal of the RoyalSociety Interface)应用空心玻璃纤维制备了玻璃纤维和碳纤维增强自修复复合材料，并获得了较好的自修复效果。但I.P. Bond所用空心玻璃纤维制备加工困难，无商业化产品。而且，在材料遭受破坏，空心纤维破裂后，其中修复剂难以借助毛细作用自动流出，须借助加热和抽真空等手段才可使修复剂流出并到达材料断裂面，这实际上已经采用了人工干预，不属于自动修复的范畴。
技术实现思路
为了实现不需要人工参与的自修复，本`专利技术提供一种室温自修复型纤维增强复合材料，包括以下组分(按重量份计）：环氧树脂基体100份；固化剂I~30份； 纤维增强材料100100份； 装有环氧树脂修复剂和发泡剂的毛细管0. 005~0. 05份； 装有环氧树脂固化剂、催化剂以及发泡剂的毛细管 0. 005、. 05份； 所述的毛细管的管道中气压大于大气压。所述的环氧树脂基体为双酚A缩水甘油酯、双酚A缩水甘油醚、缩水甘油胺或脂环族环氧树脂中的一种或几种；所述的固化剂为二乙烯三胺、聚酰胺、三氟化硼_2，4- 二甲基苯胺络合物、甲基六氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、四氢苯酐、偏苯三甲酸酐或邻苯二甲酸酐；所述的纤维增强材料为玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维织物或碳纤维织物的一种或几种。所述的毛细管为PP塑料管、PMMA塑料管、PC塑料管或PS塑料管；所述的毛细管外径为100~800 u m,内径为80~500 u m，所述的内径小于所述的外径。所述的环氧树脂修复剂为双酚A缩水甘油酯、双酚A缩水甘油醚、脂环族环氧树月旨、缩水甘油胺、四氢苯二甲酸二缩水甘油酯、1，2环氧环己烷4，5-二甲酸缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯、苯二甲酸缩水甘油酯、间苯二酚甘油醚型、3，4-环氧环己基甲基3，4-环氧环己基甲酸酯、羟甲基双酚A缩水甘油醚中的一种或几种；所述的环氧树脂固化剂为多硫醇、四乙烯五胺或三氟化硼-乙醚；所述的环氧树脂催化剂为甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二乙胺基丙胺、N，N-二甲基苄胺、含亲核阴离子的季铵盐、含亲核阴离子的季膦盐、咪唑、含亲核阴离子的季砷盐或含亲核阴离子的季锍盐。所述的环氧树脂修复剂、固化剂和催本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种室温自修复纤维增强复合材料，其特征在于，包括以下组分，按重量份计：????环氧树脂基体????????????????????????????????????100份????固化剂??????????????????????????????????????????1~30份????纤维增强材料????????????????????????????????????100~800份????装有环氧树脂修复剂和发泡剂的毛细管?????????????0.005~?0.05份????装有环氧树脂固化剂、催化剂以及发泡剂的毛细管????0.005~0.05份????所述的毛细管的管道中气压大于大气压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱勇，容敏智，章明秋，叶小机，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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