微胶囊修复涂层裂纹尺寸判断及对基材的影响

1. 微胶囊简介

1.1微胶囊的特点

从人体细胞自修复受到启发，人们通过研究微胶囊制备技术以求延长材料的使用寿命、节约资源和成本。而微胶囊制备技术的研究大约开始于20世纪30年代，并在20世纪50年代取得重大突破。

自修复聚合物基复合材料是当今材料科学领域的研究热点［1］，利用自修复作用，可使材料结构和性能得到稳定，大大提高材料安全性和使用寿命。 环氧树脂基复合材料具有优异的化学稳定性、耐热性、电气绝缘性和黏结性能［2］，是航空航天、电子科技及交通机车等领域不可或缺的材料，但长期使用过程中易受冲击、加载或高温等影响在基体深处产生微裂缝，导致材料结构失稳，缩短使用寿命［3］。S．Ｒ．WHITE等［4］首次将微胶囊技术用于制备自修复环氧树脂基复合材料，将包覆有修复剂的微胶囊与催化剂植入到基体材料，当基体材料产生微裂纹时，微胶囊破裂，胶囊内的修复剂由于毛细管虹吸作用迅速渗入裂纹表面，与基体中催化剂接触发生聚合反应，生成高度交联聚合物，将微裂纹表面粘合，从而达到自修复目的。

1.2微胶囊的研究目标

添加微胶囊到涂层基体材料，使其起到微裂纹及损伤自修复的作用是研究的最终目的，但引入自修复体系一个关键要求就是微胶囊的加入不能对基体材料的原始性能产生较大的影响。由于微胶囊添加方式是物理混合，且微胶囊囊壁结构致密，同时壁材表面的化学活性对涂层成膜的化学反应影响较小。因此，研究主要考察微胶囊的加入对环氧涂层冲击强度、附着力和硬度的影响。

1.2.1微胶囊修复涂层裂纹尺寸判断

微胶囊复合材料的断裂自修复性能用材料修复前后的断裂韧性的比值来评价，主要研究自修复材料的修复机理、修复效率的影响因素、增韧强化机理等基本问题。树脂基自修复材料的修复效率主要受微胶囊的大小、浓度以及催化剂的大小、浓度等因素影响。系统研究，微胶囊直径和裂纹大小对修复效率的影响。通过实验研究判断微胶囊修复涂层裂纹尺寸。

1.2.2微胶囊修复涂层对基材的影响