[发明专利]一种高分子自修复弹性机械材料及其制备方法

说明书

本申请为申请号2015108275401、申请日2015年11月20日、发明名称“一种高分子自修复弹性机械材料及其制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及机械材料领域，具体是一种高分子自修复弹性机械材料及其制备方法。

背景技术

材料在使用过程中由于受到机械、热、化学等各种因素影响，不可避免会产生裂纹和破损，从而影响产品的正常使用，缩短使用寿命。如果能够赋予材料自修复功能，即可解决上述问题，显著提高产品性能和使用寿命。自修复材料根据修复机理和材料制备可分为两类，一类属于外援型自修复，即借助外加修复剂实现材料的自修复，通常利用微胶囊及空心纤维等在材料中预先埋入修复剂，当材料产生裂纹时，分布在裂纹扩展路径上的微容器随之破裂，释放出的修复剂将断裂面重新结合起来，达到自修复的效果。这种自修复材料的缺点在于制备方法和工艺条件复杂苛刻，修复次数有限。

另一类属于本征型自修复材料，即不需要外加修复剂，依靠材料本身内部的共价或非共价键作用实现自修复。本征型自修复材料较易实现材料的多次修复，但此类材料的破损界面要达到纳米尺寸的接触才能实现自修复，因而软的材料由于形变能力强，容易消除破损产生的间隙，而现有的硬材料形变能力差，则难以克服这种破损界面的间隙。

现有的高分子自修复材料，在制备过程中需要严格除氧，所使用的设备以及工艺条件有较高的要求，因此限制了所制备材料的尺寸和形状。而且现有的高分子自修复材料所使用的原料成分复杂，成本高，而且其自我修复效果也不理想，因此限制了自修复材料的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分子自修复弹性机械材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高分子自修复弹性机械材料，由以下重量份的原料制成：碳纤维10～20份，酚醛树脂25～35份，环氧树脂20～30份，纳米硫酸钙20～30份，氧化锌15～25份，纳米二氧化钛2～4份，马来酸酐接枝聚丙烯10～16份。

作为本发明的进一步方案：具体由以下重量份的原料制成：碳纤维15份，酚醛树脂30份，环氧树脂25份，纳米硫酸钙25份，氧化锌20份，纳米二氧化钛3份，马来酸酐接枝聚丙烯13份。

一种所述的高分子自修复弹性机械材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

(1)将各原料按配比混合，并搅拌均匀，并加入适量水，混合均匀形成混合液；

(2)将混合物溶液进行真空脱气0.5h，真空脱气的真空度控制在100-200Pa，将混合物溶液中的气体完全除去；

(3)将除去气体后的混合物溶液倒入真空的模具中，在80～90℃下反应3～4h，将模具置于室温下进行缓慢冷却，即得预成品；

(4)将预成品放入相对湿度为25～35％的环境中，调整放置时间改变材料的水含量，获得不同机械强度的高分子自修复弹性机械材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的高分子自修复材料制备工艺简单，易于实施，且材料强度可调，质量明显优于现有的自修复材料，可以实现硬材料的多次高效修复，弹性大，修复效果好，不易损坏，大大提高了自修复材料的应用范围。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

高分子自修复弹性机械材料，由以下重量份的原料制成：碳纤维10份，酚醛树脂35份，环氧树脂20份，纳米硫酸钙30份，氧化锌15份，纳米二氧化钛4份，马来酸酐接枝聚丙烯10份。

上述高分子自修复弹性机械材料的制备方法，具体制备步骤如下：

(1)将各原料按配比混合，并搅拌均匀，并加入适量水，混合均匀形成混合液；

(2)将混合物溶液进行真空脱气0.5h，真空脱气的真空度控制在100-200Pa，将混合物溶液中的气体完全除去；

(3)将除去气体后的混合物溶液倒入真空的模具中，在90℃下反应4h，将模具置于室温下进行缓慢冷却，即得预成品；

(4)将预成品放入相对湿度为30％的环境中，调整放置时间改变材料的水含量，获得不同机械强度的高分子自修复弹性机械材料。

实施例2