熱固性樹脂具有加工成型簡便、強度/模量高、粘結(jié)性能好等優(yōu)點,作為結(jié)構(gòu)膠粘劑被廣泛應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)的加固與修復(fù)。作為一種熱固性樹脂,環(huán)氧樹脂斷裂韌性較差,容易導(dǎo)致脆性破壞與疲勞損傷,影響結(jié)構(gòu)的服役性能與壽命。發(fā)展具有自愈合性能的熱固性環(huán)氧樹脂基膠粘劑,實現(xiàn)對膠粘劑內(nèi)部損傷的自動修復(fù),可以提升材料與結(jié)構(gòu)的服役壽命,具有十分重要的科學(xué)與工程意義。本文通過在環(huán)氧樹脂膠粘劑內(nèi)添加可低溫熔融的熱塑性乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）,發(fā)展一種新型的在較低溫度處理后實現(xiàn)自修復(fù)的環(huán)氧樹脂基膠粘劑,研究該類自愈合膠粘劑的制備方法與自愈合機理,建立自愈合性能評價方法。本文的主要研究內(nèi)容和研究成果如下:EVA-環(huán)氧樹脂自愈合膠粘劑的制備方法:通過控制混合添加工藝,制備組分分散均勻、性能穩(wěn)定的EVA-環(huán)氧樹脂自愈合膠粘劑。研究結(jié)果表明,添加發(fā)煙二氧化硅增稠劑可以解決EVA和環(huán)氧樹脂混合后的分層問題,通過制備工藝（如混合溫度與轉(zhuǎn)速）優(yōu)化,制備了含有均勻分散的EVA組分的環(huán)氧樹脂膠粘劑。EVA-環(huán)氧樹脂自愈合膠粘劑熱學(xué)性能及力學(xué)性能:制備了3種不同EVA含量的EVA-環(huán)氧樹脂自愈合膠粘劑,并研究了EVA含量對膠粘劑... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中空纖維法原理示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-圖1-2中空纖維法原理示意圖Bielawski等人[21]對DCPD/Grubbs催化劑體系的合成和表征進行了綜述，具有Grubbs催化劑的二環(huán)戊二烯（DCPD）的ROMP成為最成功和廣泛研究的自愈系統(tǒng)，并報道了作為自愈合劑的用途[22-25]。該體系具有許多優(yōu)點，例如長保質(zhì)期，低單體粘度和低揮發(fā)性，短時間內(nèi)在環(huán)境條件下完成聚合，聚合時收縮率低，以及形成堅韌且高度交聯(lián)的裂縫填充材料。1.2.1.3熱可逆交聯(lián)聚合物這種自我修復(fù)的概念涉及開發(fā)一類新的交聯(lián)聚合物，這種聚合物能夠通過熱可逆共價鍵來修復(fù)內(nèi)部裂縫。這類聚合物的機械性能與環(huán)氧樹脂和纖維增強復(fù)合材料中常用的其它熱固性樹脂相當(dāng)，可制造用于結(jié)構(gòu)應(yīng)用的纖維增強聚合物復(fù)合材料。使用熱可逆交聯(lián)來愈合熱固性材料消除了在聚合物基質(zhì)中引入愈合劑容器或催化劑的需要，僅需要加熱來引發(fā)愈合。Chen等人[26,27]開創(chuàng)熱可逆反應(yīng)的探索，例如用于自愈合應(yīng)用的Diels-Alder（DA）反應(yīng)，描述了一種可重復(fù)修復(fù)材料。通過分析測試并確認通過DA反應(yīng)和逆DA反應(yīng)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的固態(tài)可逆性，如圖1-3所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-6-圖1-3Chen等人提出的自愈合聚合物中的交聯(lián)劑和熱可逆交聯(lián)機理Amirkhizi等人[28]使用DA反應(yīng)愈合機制，將導(dǎo)電電磁元件陣列（如銅線和銅線圈）集成到纖維增強復(fù)合材料中，使得可以通過施加溫和的熱來愈合復(fù)合材料中的內(nèi)部損傷并通過熱可逆共價鍵恢復(fù)材料。Liu等人[29,30]進一步探討了使用DA反應(yīng)在自然復(fù)合生產(chǎn)中的適用性。發(fā)現(xiàn)了一些具有環(huán)氧樹脂優(yōu)良特性的單體，并利用類似于環(huán)氧樹脂的方式進行加工。Otsuka等人[31-36]通過多年研究提出了DA反應(yīng)的另一種方法。使用含有烷氧基胺衍生物的TEMPO作為聚合物鏈段、聚合物鏈和聚合物接枝之間的連接。當(dāng)進行加熱時，TEMPO斷開，然后重新連接相似和不同的位點。1.2.1.4熱塑性添加劑Zako和Takano[37]首次報道了使用熱塑性添加劑作為熱固性基質(zhì)的自愈劑。使用熱塑性添加劑代替熱可逆交聯(lián)使得原始聚合物基質(zhì)在加入愈合能力時保持不變，并提供能夠重新粘合斷裂表面的可凝固的裂縫填料。在玻璃纖維增強環(huán)氧復(fù)合材料中使用高達40vol％的熱塑性環(huán)氧樹脂顆粒（平均直徑為105μm）證明了該技術(shù)的可行性。加熱后，顆粒熔化，流入內(nèi)部裂縫或裂縫并愈合，如圖1-4所示。通過靜態(tài)三點彎曲試驗和拉伸疲勞試驗評價該系統(tǒng)的愈合效率。拉伸試樣疲勞直至剛度降低12.5％。停止測試并通過施加熱量使裂縫愈合，這引發(fā)了嵌入顆粒的流動和隨后的聚合。恢復(fù)疲勞試驗，幾乎完全恢復(fù)剛度。拉伸和三點彎曲試驗表明，當(dāng)樣品在120℃加熱10分鐘時，自修復(fù)復(fù)合材料設(shè)法從初始損傷中恢復(fù)100％的剛度。Jones和Hayes[38]獲得專利，建議使用熱塑性和熱固性聚合物的“固溶體”代替用于自愈合纖維增強復(fù)合材料的兩相體系。規(guī)定基質(zhì)應(yīng)含有10-30wt.％的熱塑性聚合物。通過拉伸測試確定聚合物愈合?

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]碳纖維加固技術(shù)在橋梁裂縫維修中的應(yīng)用[J]. 王峰,楊小康.  交通世界. 2019(17)
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[4]城市更新和舊城改造中需要處理好的幾個關(guān)系[J]. 周建梁.  上海房地. 2018(01)
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博士論文
[1]聚氨酯基CFRP拉擠板材的耐水堿鹽性能研究[D]. 洪斌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]環(huán)氧樹脂建筑結(jié)構(gòu)膠的改性與力學(xué)性能研究[D]. 劉紀艷.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于可逆酯鍵重排的自修復(fù)環(huán)氧變形材料[D]. 朱繼婷.南京大學(xué) 2018
[3]以生物質(zhì)多元酚為原料的自修復(fù)聚氨酯的制備及性能研究[D]. 曹珊.中國林業(yè)科學(xué)研究院 2018
[4]混凝土防護及修補用聚氨酯—環(huán)氧樹脂材料的開發(fā)研究[D]. 王子龍.蘭州交通大學(xué) 2014
[5]用于自愈合材料的微膠囊的合成以及性能研究[D]. 朱云.華中科技大學(xué) 2014



本文編號：3481769