[发明专利]一种自修复原位荧光示踪型耐热耐候环氧树脂及其制备方法

说明书

本发明提供一种自修复原位荧光示踪型耐热耐候环氧树脂及其制备方法。该制备方法通过选用缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺作为主体树脂保证其基本力学性能，选用海因环氧树脂、脂环族环氧树脂作为组分树脂提高其耐热耐候性，选用酸性固化剂来构建可逆交换酯键赋予其自修复功能，选用乙酰丙酮金属盐作为催化剂降低固化温度并催化可逆交换酯键的断裂‑生成反应，选用氨基化纳米粒子调节树脂基体耐温性和实现原位荧光示踪修复过程。基于本发明技术方案制备的自修复环氧树脂，制备工艺简单，自修复效率高，修复方式多样，修复过程可荧光示踪，可多次修复，可用于压力容器、电子封装、航空航天、交通运输、体育用品等领域。

技术领域

本发明涉及高性能聚合物领域，主要涉及一种自修复原位荧光示踪型耐热耐候环氧树脂及其制备方法。

背景技术

随着社会生活和工业技术的发展，高分子聚合物因其优异的机械性能、比重轻和易加工成型等优点，广泛应用于生产生活的各个方面，如建筑板材、汽车零部件、电子元器件以及印制线路板等。高分子聚合物在外界环境作用下会不可避免的产生裂纹损伤，降低材料的力学性能，缩短材料的使用寿命。传统的机械连接、塑料熔焊、粘接等手段可以适用于材料可见裂纹的修复，却不适用于内部的微观损伤和微裂纹。环氧树脂是指分子中含有至少两个环氧基团的一类高分子，由于其价格低廉、成型工艺好、固化后的性能佳等优点，成为应用最广、用量最多的一种热固型树脂，广泛应用于压力容器、航空航天、交通运输、风力发电、轨道交通、体育用品等领域。例如环氧树脂应用于压力容器(如高压储氢气瓶)时，在户外使用过程中容易受到外界环境如温度、湿气、紫外线等的影响，会使材料内部产生微裂纹或内部损伤，从而产生的高度的应力集中，降低材料的强度和刚度及使用寿命，因此，提高材料本身的综合性能及在材料形成宏观裂纹失效之前对环氧树脂进行修复很有必要。

目前环氧树脂的自修复方法多是填埋法：中国专利200810025911.4公开了一种环氧树脂纳米微胶囊及其制备方法【蔡秀兰,曲爱兰,符大天.一种环氧树脂纳米微胶囊及其制备方法；CN 104945847 A[P].2015.】，材料受外力产生裂纹扩展，微胶囊破裂液体环氧树脂流出，催化剂在高温下引发液体树脂固化，该方法虽然在一定程度上解决了修复问题，但也面临着诸多挑战：催化剂成本或在基体中的不稳定性、分散性等问题，或者修复部位与基体结构相异等；中国专利201410209131.0公开了一种含有中空纤维的自修复环氧树脂复合材料【苏峻峰.一种含有中空纤维的自修复环氧树脂复合材料；CN 103937164 A[P].2014.】，当复合材料发生裂纹时，纤维断裂释放双环戊二烯进行修复，该种方法同样也存在着一定的局限性：如脆性材料中引入中空纤维易引起应力集中；中空纤维由于尺寸相对较大，不适于表面光滑材料的修复。中国专利201510979587.X公开了一种具有自我修复功能的环氧粉末涂料及其制备方法【任华,朱继婷,顾婷婷,等.一种具有自我修复功能的环氧粉末涂料及其制备方法；CN 105400377 A[P].2015】，利用可逆交换酯键实现材料的自修复功能，但是需要在180-300℃烘烤10h以上才可实现自修复，自修复温度过高且时间过长。总体来看，目前基于可逆交换酯键的自修复环氧树脂的制备方法存在技术性不足：一是固化温度过高且树脂耐热耐候和力学性能欠佳；二是修复方式单一，且修复时间过长，不能满足在特定情况下修复；三是无法实现可逆交换酯键在修复过程中演变过程的可视化。因而需要开发一种材料的综合性能理想，可在热场、微波场等其他外场下实现快速修复功能原位荧光示踪的耐热耐候环氧树脂材料。

发明内容