3.3 M-EMZ固化剂微胶囊的释放性能
制备微胶囊型固化剂的目的最终归结于囊芯固化剂的释放并用以固化环氧树脂,因此微胶囊固化剂在 环氧树脂体系中的释放性能和固化性能是必须考察的 重要性能指标。图6为所制备的固化剂微胶囊在100℃的环氧树脂体系中受热不同时间后的光学显微照片。不难看出,未经受热时(图6(a)),环氧树脂呈半透明状,3个分散在树脂中的微胶囊均呈规则的球 形且表面光滑。随着受热时间的延长(图6(b, c)),微胶囊逐渐熔融,同时囊芯逐渐释放并固化环氧树脂。 当受热25min后,囊芯基本完全释放到树脂中(图6 (d))并使环氧树脂在2h内固化完全。通过以上跟踪 实验可知,本文所制备的微胶囊型固化剂不仅具有液 芯壳-核结构,而且具有较好的释放性能,能够实现囊芯的成功释放并固化环氧树脂。然而以该微胶囊为固 化剂制备的环氧树脂浇铸体的机械性能(拉伸强度为 40.7MPa)相对于E-51/EMZ体系(拉伸强度为68.3 MPa)而言却存在一定程度的下降,这主要是由于前者固化物的基体中残留了微胶囊的壳材,壳材的存在一方面在一定程度上限制了囊芯固化剂的均匀释放,从而使对应浇铸体内部固化不是很均匀,另一方面使得 固化物在受力过程中易于发生应力集中现象,从而产生非均匀受力(拉伸断面形貌如图7所示),因此其拉伸强度有所下降。
此外,通过试验可知,当使用M-EMZ微胶囊固化 剂时,E-51/M-EMZ微胶囊体系在常温下的贮存期可 达3个月以上,与E-51/EMZ和E-51/M-EMZ体系 (常温下贮存期分别为1.5和4天左右)相比,微胶囊化后的体系在常温下的贮存性能得到了很大的改善。 说明微胶囊化处理可成功实现活性成份(固化剂)的隔离,从而使得所制备的M-EMZ固化剂微胶囊对现代战争中外场武器装备的复合材料高效修复提供了重要保障并具有非常广阔的应用前景。
4 结 论
本文采用乳液-溶剂蒸发技术,以改性的2-乙基-4- 甲基咪唑为囊芯,以聚醚酰亚胺为壁材,成功制备了球形M-EMZ固化剂微胶囊。该微胶囊粒径分布较窄, 平均粒径约为25μm。所制备的固化剂微胶囊具有优良的固化活性、释放性能和潜伏性能,可以在100℃下使E-51环氧树脂在2h内固化且室温储存期在3个月以上。
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