一種高分子自修復彈性機械材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及機械材料領域，具體是一種高分子自修復彈性機械材料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 材料在使用過程中由于受到機械、熱、化學等各種因素影響，不可避免會產生裂紋 和破損，從而影響產品的正常使用，縮短使用壽命。如果能夠賦予材料自修復功能，即可解 決上述問題，顯著提高產品性能和使用壽命。自修復材料根據修復機理和材料制備可分為 兩類，一類屬于外援型自修復，即借助外加修復劑實現材料的自修復，通常利用微膠囊及空 屯、纖維等在材料中預先埋入修復劑，當材料產生裂紋時，分布在裂紋擴展路徑上的微容器 隨之破裂，釋放出的修復劑將斷裂面重新結合起來，達到自修復的效果。運種自修復材料的 缺點在于制備方法和工藝條件復雜苛刻，修復次數有限。
[0003] 另一類屬于本征型自修復材料，即不需要外加修復劑，依靠材料本身內部的共價 或非共價鍵作用實現自修復。本征型自修復材料較易實現材料的多次修復，但此類材料的 破損界面要達到納米尺寸的接觸才能實現自修復，因而軟的材料由于形變能力強，容易消 除破損產生的間隙，而現有的硬材料形變能力差，則難W克服運種破損界面的間隙。
[0004] 現有的高分子自修復材料，在制備過程中需要嚴格除氧，所使用的設備W及工藝 條件有較高的要求，因此限制了所制備材料的尺寸和形狀。而且現有的高分子自修復材料 所使用的原料成分復雜，成本高，而且其自我修復效果也不理想，因此限制了自修復材料的 應用。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種高分子自修復彈性機械材料及其制備方法，W解決上 述【背景技術】中提出的問題。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0007] 一種高分子自修復彈性機械材料，由W下重量份的原料制成：碳纖維10~20份， 酪醒樹脂25~35份，環氧樹脂20~30份，納米硫酸巧20~30份，氧化鋒15~25份，納 米二氧化鐵2~4份，馬來酸酢接枝聚丙締10~16份。
[0008] 作為本發明的進一步方案：具體由W下重量份的原料制成：碳纖維15份，酪醒樹 脂30份，環氧樹脂25份，納米硫酸巧25份，氧化鋒20份，納米二氧化鐵3份，馬來酸酢接 枝聚丙締13份。
[0009] 一種所述的高分子自修復彈性機械材料的制備方法，其特征在于，具體制備步驟 如下：
[0010] (1)將各原料按配比混合，并攬拌均勻，并加入適量水，混合均勻形成混合液；
[0011] (2)將混合物溶液進行真空脫氣0.化，真空脫氣的真空度控制在100-200Pa，將混 合物溶液中的氣體完全除去； 陽01引 （3)將除去氣體后的混合物溶液倒入真空的模具中，在80~90°C下反應3~地， 將模具置于室溫下進行緩慢冷卻，即得預成品；
[0013] (4)將預成品放入相對濕度為25~35%的環境中，調整放置時間改變材料的水含 量，獲得不同機械強度的高分子自修復彈性機械材料。
[0014] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明的高分子自修復材料制備工藝簡 單，易于實施，且材料強度可調，質量明顯優于現有的自修復材料，可W實現硬材料的多次 高效修復，彈性大，修復效果好，不易損壞，大大提高了自修復材料的應用范圍。
【具體實施方式】
[0015] 下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發明保護的范圍。
[0016] 實施例1
[0017] 高分子自修復彈性機械材料，由W下重量份的原料制成：碳纖維10份，酪醒樹脂 35份，環氧樹脂20份，納米硫酸巧30份，氧化鋒15份，納米二氧化鐵4份，馬來酸酢接枝聚 丙締10份。
[0018] 上述高分子自修復彈性機械材料的制備方法，具體制備步驟如下：
[0019] (1)將各原料按配比混合，并攬拌均勻，并加入適量水，混合均勻形成混合液；
[0020] (2)將混合物溶液進行真空脫氣0.化，真空脫氣的真空度控制在100-200Pa，將混 合物溶液中的氣體完全除去；
[0021] (3)將除去氣體后的混合物溶液倒入真空的模具中，在90°C下反應地，將模具置 于室溫下進行緩慢冷卻，即得預成品； 陽022] (4)將預成品放入相對濕度為30%的環境中，調整放置時間改變材料的水含量， 獲得不同機械強度的高分子自修復彈性機械材料。 陽〇2引 實施例2
[0024] 高分子自修復彈性機械材料，由W下重量份的原料制成：碳纖維15份，酪醒樹脂 30份，環氧樹脂25份，納米硫酸巧25份，氧化鋒20份，納米二氧化鐵3份，馬來酸酢接枝聚 丙締13份。
[0025] 上述高分子自修復彈性機械材料的制備方法，具體制備步驟如下：
[00%] (1)將各原料按配比混合，并攬拌均勻，并加入適量水，混合均勻形成混合液；
[0027] (2)將混合物溶液進行真空脫氣0.化，真空脫氣的真空度控制在100-200Pa，將混 合物溶液中的氣體完全除去；
[0028] (3)將除去氣體后的混合物溶液倒入真空的模具中，在85°C下反應地，將模具置 于室溫下進行緩慢冷卻，即得預成品； 陽029] (4)將預成品放入相對濕度為30%的環境中，調整放置時間改變材料的水含量， 獲得不同機械強度的高分子自修復彈性機械材料。
[0030] 實施例3
[0031] 高分子自修復彈性機械材料，由W下重量份的原料制成：碳纖維20份，酪醒樹脂 25份，環氧樹脂30份，納米硫酸巧20份，氧化鋒25份，納米二氧化鐵2份，馬來酸酢接枝聚 丙締16份。 陽032]上述高分子自修復彈性機械材料的制備方法，具體制備步驟如下：
[0033] (1)將各原料按配比混合，并攬拌均勻，并加入適量水，混合均勻形成混合液；
[0034] (2)將混合物溶液進行真空脫氣0.化，真空脫氣的真空度控制在100-200Pa，將混 合物溶液中的氣體完全除去；
[0035] (3)將除去氣體后的混合物溶液倒入真空的模具中，在80°C下反應地，將模具置 于室溫下進行緩慢冷卻，即得預成品；
[0036] (4)將預成品放入相對濕度為30%的環境中，調整放置時間改變材料的水含量， 獲得不同機械強度的高分子自修復彈性機械材料。 陽037]在高分子自修復彈性機械材料出現裂紋時，按如下方法進行修復：
[0038] 若出現裂紋的高分子自修復材料水含量不低于20%，則垂直于裂紋方向W不低于 0. 065MPa的力按壓高分子自修復彈性機械材料不少于4s，然后靜置0.化，即可實現自修 復。
[0039] 若出現裂紋的高分子自修復彈性機械材料水含量低于20%，則在裂紋處噴水霧， 然后垂直于裂紋方向W不低于0. 〇65MPa的力按壓高分子自修復彈性機械材料不少于5s， 然后靜置比，即可實現自修復；或者垂直于裂紋方向W不低于0. 065MPa的力按壓高分子自 修復彈性機械材料不少于5s后，放置于相對濕度為100%的環境中4天，即可實現自修復。
[0040] 對上述高分子自修復彈性機械材料做水含量變化測試和拉伸測試，如表1所示， 將本實施例所得自修復材料在相對濕度為35%的環境中分別放置不同時間，得到不同水含 量的自修復材料，經測試各自修復材料的機械強度如下表，
[0041] 表1自修復材料在相對濕度為35%的環境中不同時間內水含量與機械強度的變 化
[0043] 對本實施例所得樣品做自修復測試：
[0044] 將本實施例所得高分子自修復材料在相對濕度為20%的環境中放置地，材料水 含量為30%左右；將材料從中間切成兩份后，施加0. 065MPa的壓力IOs將兩份按壓在一 起，靜置Ih后，兩份重新成為完整的一個材料，實現了自修復；重復切開、按壓、修復4次后， 材料仍可W實現自修復。
[0045] 將本實施例所得高分子自修復材料在相對濕度為20%的環境中放置72h，材料水 含量為9%左右。
[0046] 將材料從中間切成兩份后，向材料斷裂面噴水霧，施加0.065MPa的壓力IOs將兩 份按壓在一起，靜置0.化后，兩份重新成為完成的一個材料，實現了自修復。重復切開、噴 水霧、按壓、修復5次后，材料仍可W實現自修復。
[0047] 對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在 不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠W其他的具體形式實現本發明。因此，無論 從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權 利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有 變化囊括在本發明內。
【主權項】
1. 一種高分子自修復彈性機械材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：碳纖維 10~20份，酚醛樹脂25~35份，環氧樹脂20~30份，納米硫酸鈣20~30份，氧化鋅 15~25份，納米二氧化鈦2~4份，馬來酸酐接枝聚丙烯10~16份。2. 根據權利要求1所述的高分子自修復彈性機械材料，其特征在于，具體由以下重量 份的原料制成：碳纖維15份，酚醛樹脂30份，環氧樹脂25份，納米硫酸鈣25份，氧化鋅20 份，納米二氧化鈦3份，馬來酸酐接枝聚丙烯13份。3. -種如權利要求1或2所述的高分子自修復彈性機械材料的制備方法，其特征在于， 具體制備步驟如下： (1) 將各原料按配比混合，并攪拌均勻，并加入適量水，混合均勻形成混合液； (2) 將混合物溶液進行真空脫氣0. 5h，真空脫氣的真空度控制在100-200Pa，將混合物 溶液中的氣體完全除去； (3) 將除去氣體后的混合物溶液倒入真空的模具中，在80~90°C下反應3~4h，將模 具置于室溫下進行緩慢冷卻，即得預成品； (4) 將預成品放入相對濕度為25~35%的環境中，調整放置時間改變材料的水含量， 獲得不同機械強度的高分子自修復彈性機械材料。
【專利摘要】本發明公開了一種高分子自修復彈性機械材料及其制備方法，由碳纖維、酚醛樹脂、環氧樹脂、納米硫酸鈣、氧化鋅、納米二氧化鈦和馬來酸酐接枝聚丙烯按重量份組成，將各原料按配比混合，并攪拌均勻，并加入適量水，混合均勻形成混合液；將混合物溶液進行真空脫氣，將混合物溶液中的氣體完全除去；將除去氣體后的混合物溶液倒入真空的模具中進行反應，將模具置于室溫下進行緩慢冷卻，放入一定濕度的環境中，調整放置時間改變材料的水含量。本發明的高分子自修復材料制備工藝簡單，易于實施，且材料強度可調，質量明顯優于現有的自修復材料，可以實現硬材料的多次高效修復，修復效果好。
【IPC分類】C08L51/06, B29C39/42, C08L63/00, C08L61/06, C08K7/06, C08K3/22, C08K3/30
【公開號】CN105295296
【申請號】CN201510827540
【發明人】陳雪琴
【申請人】陳雪琴
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月20日