金属有机配位聚合物壁材微胶囊的制备及其性能研究

发布时间：2017-12-07 06:12

  本文关键词：金属有机配位聚合物壁材微胶囊的制备及其性能研究

  更多相关文章： 自修复 复合壁材微胶囊 化学触发 酸雨

【摘要】：酸雨是引起建筑外墙等腐蚀破坏的重要原因之一,它极大的缩短了建筑外墙的使用寿命。我国以及世界各地每年都需要花费大量的人力、财力对建筑外观进行修复。如果采用对酸雨敏感的自修复微胶囊应用于建筑外墙等,当酸雨引起建筑外墙破坏时,微胶囊就可以对酸雨进行响应,释放出修复剂,自动修复建筑外墙。这样就可以大大提高建筑外墙的使用年限,将会产生巨大的经济效益和社会效益。本文设计和制备了以酸雨作为触发源,能够对酸雨进行化学触发响应的自修复微胶囊。该微胶囊的壁材中嵌有能对酸性溶液进行触发分解的ZIF-8颗粒。微胶囊在碱性水溶液及一般有机溶液中能够很稳定存在,但在酸性溶液中,囊壁上的ZIF-8颗粒因与H+形成化学响应,在酸性溶液中发生分解,使得微胶囊的壁材孔隙发生改变或者发生坍塌,从而释放芯材(修复剂),实现酸雨化学触发。采用溶剂蒸发法分别制备了以环氧E51为芯材,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材,壁材上嵌有ZIF-8颗粒和以双环戊二烯(DCPD)为芯材,聚苯乙烯(PS)为壁材,壁材上嵌有ZIF-8颗粒两种复合微胶囊。研究了乳化剂种类、乳化剂浓度、搅拌速率、乳化时间和反应温度对两种微胶囊制备的影响,探究出了最佳合成方案。对PMMA-(ZIF-8)/E51微胶囊的合成工艺进行了探究,得出最佳合成工艺为:使用PVA作为乳化剂,搅拌速率为750rpm,乳化剂浓度为5%,反应温度为39℃,反应时间为5h。对PS-(ZIF-8)/DCPD制备微胶囊的合成工艺进行了探究,最佳合成工艺是:以PVA为乳化剂,乳化浓度为3%~5%时、乳化时间为15~20min、搅拌速率为600rpm、反应温度为39℃,反应时间为5h左右。合成的胶囊平均粒径为15~20μm,具有良好的分散性,壁材中均匀地嵌有ZIF-8颗粒。采用扫描电子显微镜(SEM)对微胶囊形貌进行了分析,傅里叶红外(FTIR)对微胶囊进行了化学结构分析,热重分析仪(TGA)对微胶囊的热稳定性进行了分析,表明微胶囊已经成功包覆住芯材,壁材上嵌有ZIF-8颗粒。采用纳米压痕仪对微胶囊的力学性能分析,表明微胶囊具有良好的力学性能。在模拟酸雨测试分析中,PMMA-(ZIF-8)/E51和PS-(ZIF-8)/DCPD微胶囊对酸雨均有很好的化学响应,实现了良好的化学触发。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4

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