聚合物乳液微胶囊修复剂的制备与表征开题报告
2020-04-24 10:20:11
1. 研究目的与意义(文献综述)
混凝土材料是世界范围内用量最大、使用最广泛的建筑材料,具有低成本、髙耐久性等显著特点[1-3]。但是,混凝土材料因存在脆性大,抗拉能力弱等缺点导致其在使用过程中容易在荷载、高温等因素的作用下,产生微裂缝和局部损伤。而这些微裂纹或缺陷不断发展,会形成肉眼可见的宏观裂缝,严重缩短混凝土材料的使用年限,同时造成建筑物稳定安全系数的降低[2-6]。为了提高混凝土材料的使用寿命,适时地修复微裂纹是阻止其进一步扩展的重要手段,而自修复混凝土就是针对混凝土材料裂缝损伤问题的一种新型解决方法[7]。
自修复混凝土是模仿生物组织损伤愈合的机能,在基体中预埋入特殊组分而形成的智能型自修复系统。在基体产生损伤裂纹时,埋植于内部的修复体系在力、热或化学破坏下释放修复剂,修复剂固化粘结封堵裂纹,阻止裂纹进一步扩展而达到修复的目的[8-9]。目前水泥混凝土自修复方法主要有渗透结晶法、微胶囊法、液芯光纤/纤维法和形状记忆合金法等[10]。液芯光纤/纤维法在修复能力由于空芯光纤和中空纤维易碎,不能机械搅拌成型,因而难以应用于工程实践。形状记忆合金法在混凝土结构损伤自诊断、裂纹自闭合、实现结构构件的紧急自修复应用方面具有很大优势,但成本较高且灵敏度受外界因素影响较大[11]。
微胶囊是利用天然或合成的高分子材料对固体、液体或气体进行包封的中空微囊,它能包封和保护其囊芯材料。对不同性质的芯材用合适的壁材进行包覆,可制备不同用途的微胶囊,现已用作芯材的物质有胶粘剂、催化剂、除垢剂等[12-13]。将含有修复胶粘剂的微胶囊掺入混凝土基体材料中,一旦混凝土基体在外界荷载作用下开裂,部分微胶囊破裂,胶粘剂流出并渗入裂缝,凝结固化从而粘接封堵裂缝,实现混凝土裂缝的自愈合。微胶囊制备工艺相对简单,易于均匀分散于材料中而不会明显影响材料性能,成本较低,应用潜力大,因此具有广阔发展前景[14-15]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
本文拟选用聚氨酯乳液、eva乳液作为修复剂,石蜡为壁材,以全氟三丁胺作为冷却分散介质,通过熔融分散冷凝法制备出聚合物乳液型微胶囊。调整芯材、壁材的比例,调整温度、搅拌速率和加料顺序等工艺条件,得到制备聚合物乳液微胶囊的最佳工艺。利用sem、激光粒度分析仪、差示扫描量热仪、纳米压痕等各种现代测试技术对所制备的聚合物乳液微胶囊的形貌、粒径、壁厚、热性能和力学性能等进行表征分析。
2.2 研究目标
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,确定研究方案,完成开题报告。
第4-10周:制备聚氨酯乳液、eva乳液为囊芯,石蜡为壁材的微胶囊,确定适宜的制备工艺。
第11-13周:对微胶囊进行结构分析和性能表征。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]张鸣.水泥基材料用微胶囊自修复技术与原理的研究[d].中南大学, 2013.
[2]周凤梅.水泥混凝土微胶囊自修复技术研究[d].重庆交通大学,2015.
[3]房国豪.微胶囊自修复混凝土修复过程及机理研究[d].深圳大学, 2016.
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