高温自修复双马来酰亚胺树脂体系的构筑及修复机理研究

基本信息
批准号:51303107
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:熊需海
学科分类:
依托单位:沈阳航空航天大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:于祺,任荣,刘哲,赵明月,刘思扬
关键词:
自修复微胶囊双马来酰亚胺
结项摘要

The project describes a bismaleimde (BMI) resin system which is capable to repair internal micro-cracks or partial injuries automatically at higher temperature based on a self-repairing microcapsule containing healing agent and catalyst. Polymeric microcapsule is prepared via a solvent volatilization technique, and amine-modified thermoplastic poly(phthalazinon ether sulfone ketone) (PPESK) and passivated BMI are employed as microcapsule shell material and healing agent,respectively. Sequentially, the microcapsules are heat-treated, and a small quantity of healing agent penetrates into the inner wall of microcapsule and crosslinking reaction with shell material is carried out simultaneously, resulting in an improved tightness of microcapsule. Afterwards, the microcapsules are marinated in a solution containing catalyst for a period of time to render catalyst infiltrate into membrane material of microcapsule. And then outer wall of the microcapsules are crosslinked by a cross-linking agent to encapsulate the catalyst. The incorporation of self-repairing microcapsules into commercial modified BMI resin not only improves the fracture toughness of cured resin and makes self-diagnose,self-response, and self-repairing function be achieved, resulting in a greatly improved performance of BMI resin. Therefore, this research project, which provides a novel means for more high-performance, functional and complex development of heat-resistant resins, takes on great significance in academic research and potential engineering application.

本项目以双马来酰亚胺树脂(BMI)在高温条件下对微损伤可实现自修复为研究目标,制备一种同时包覆修复剂和催化剂的自修复微胶囊。首先以含二氮杂萘联苯结构聚芳醚砜酮(PPESK)氨基化改性树脂为囊材,钝化的BMI树脂为修复剂,采用溶剂挥发法制备微胶囊;其次对微胶囊进行加热处理使少量的修复剂渗入囊材并发生交联反应,提高微胶囊的密封性;然后在一定浓度催化剂溶液中浸泡微胶囊,挥去溶剂使催化剂残留在囊壁膜材的微孔中;最后再用交联剂与微胶囊壳层中的氨基反应,使囊壁的外表层也发生交联进而将催化剂密封在微胶囊的壳层中。将制备的自修复微胶囊添加到传统BMI改性树脂体系中,不仅改善了固化物的韧性还可以实现对损伤自动响应和自修复的功能,大大提升了BMI树脂的使用性能。本项目的开展为耐高温树脂的高性能化、功能化、复合化提供了一种新的思路,具有重要的理论研究意义和潜在的工程应用价值。

项目摘要

通过自修复技术消除内部的缺陷和疲劳裂纹从而提升先进聚合物基复合材料的使用寿命是目前国际上研究的一个热点问题。双马来酰亚胺树脂(双马树脂)是航空航天领域耐高温结构复合材料最为重要的基体树脂,因此研究在高温服役过程中能够诊断且同步修复自身微缺陷的双马树脂具有重要意义。目前自修复高分子复合材料的研究均处于探索阶段且主要基于微胶囊技术开发室温下具有自修复功能的材料。双马树脂基复合材料在固化成型和使用过程均在高温下进行,微胶囊中修复剂活性的保持是个关键的技术难题。双马树脂在高温下主要是进行热引发自由基固化机制,加入阻聚剂能够钝化其反应活性而当加入阴离子催化剂则能显著降低固化温度。基于此,本项目设计合成了含1,3,4-噁二唑不对称结构的双马来酰亚胺,表征了化学结构和性能;利用其改性商业化双马树脂,并加入阻聚剂制备出熔点和固化特性与服役温度相符的的修复剂。另外针对常规双马树脂韧性差的问题设计合成了一系列链延长双马来酰亚胺作为自修复双马树脂的本体树脂;研究了该类树脂在多种阴离子催化剂作用下的催化机理和效率,筛选出合适的催化剂。采用溶剂挥发工艺制备微胶囊,优化了合成工艺,并对微胶囊结构进行表征。将微胶囊加入双马树脂并制备了复合材料,根据复合材料的拉伸强度、层间剪切强度以及冲击后压缩强度等指标提出了新的评价了自修复效率的方法。结果显示微胶囊的含量、粒径均对自修复效率有影响。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
2

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.19.016
发表时间:2020
3

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

DOI:10.6052/1672⁃6553⁃2017⁃059
发表时间:2018
4

PI3K-AKT-mTOR通路对骨肉瘤细胞顺铂耐药性的影响及其机制

PI3K-AKT-mTOR通路对骨肉瘤细胞顺铂耐药性的影响及其机制

DOI:
发表时间:2021
5

内质网应激在抗肿瘤治疗中的作用及研究进展

内质网应激在抗肿瘤治疗中的作用及研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1001-1978.2021.12.004
发表时间:2021

熊需海的其他基金

相似国自然基金

1

碳纳米管/碳纤维协同强韧双马来酰亚胺树脂复合材料的构筑及机理研究

批准号:51173133
批准年份:2011
负责人:邱军
学科分类:E0305
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

双马来酰亚胺基体树脂的增韧研究

批准号:59073137
批准年份:1990
负责人:蓝立文
学科分类:E0305
资助金额:3.40
项目类别:面上项目
3

N-(取代苯基)马来酰亚胺接枝埃洛石纳米管增强环氧树脂复合材料的构筑及机理

批准号:51403053
批准年份:2014
负责人:李延勋
学科分类:E0305
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于烯丙基化二元胺与双马来酰亚胺的可控树脂化机理及性能研究

批准号:51703003
批准年份:2017
负责人:夏连连
学科分类:E0305
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目