氯离子触发的有机无机复合壁材微胶囊的制备及性能研究

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1、分类号TB学校代码10590UDC31密级公开1$tj'l火ShenzhenUniversity硕士学位论文氯离子触发的有机-无机复合壁材微胶囊的制备及性能研究申请人姓名何永兴申请人学号212G120110专业名称材料物理与化学导师姓名及职称朱光明副教授二〇一五年五月九日分类号TB学校代码10590UDC31密级公开深圳大学硕士学位论文氯离子触发的有机-无机复合壁材微胶囊的制备及性能研究学位申请人姓名何永兴专业名称材料物理与化学学院（系、所）材料学院指导教师姓名朱光明副教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作

2、所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：尸。年；r月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解深圳大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属深圳大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其他机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权深圳大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(涉密学

3、位论文在解密后适用本授权书）氯离子触发的有机-无机复合壁材微胶囊的制备及性能研究摘要氯离子是引起混凝土中钢筋锈蚀的主因。如果采用氯离子敏感微胶囊将氯离子吸收剂、钢筋阻锈剂或者修复剂预埋在混凝土中，就可以减缓氯离子在混凝土中的渗透，阻断其到达钢筋表面的扩散途径，提高了这些工程在高盐环境下的耐久性，产生巨大的经济效益和社会效益。本文设计和制备了氯离子触发离子的微胶囊。该微胶囊的壁材为嵌有不溶性金属无机盐颗粒的憎水性聚合物。在无氯水中，该微胶囊很稳定。在含氯离子的水中，囊壁上无机盐的金属离子因与氯离子络合，生成可溶性络合离子而离去，在囊壁上留下细孔，使水渗入，芯材溶胀而使微胶囊破裂，实现化学触发

4、功能。选用硫酸铅和氯化亚铜为触发源，采用溶剂蒸发法，分别制备了以十六烷为芯材，嵌有硫酸铅的聚甲基丙烯酸甲酯为壁材的微胶囊(Hexadecane/PbSO4-PMMA)，和以环氧树脂E-51为芯材，嵌有氯化亚铜的聚苯乙烯为壁材的微胶囊(E-51/CuCl-PS)。研究了芯壁比、搅拌速率、乳化剂种类与浓度等对胶囊性能的影响，优化了这两种复合壁材微胶囊的制备工艺。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外(FTIR)、差热分析仪(DSC)、热重分析仪(TGA)和X射线衍射(XRD)对微胶囊的形貌和结构进行了表征。结果表明，在制备过程中，原料配比、蒸发温度、搅拌速率、表面活性剂种

5、类及用量等对微胶囊的形貌和结构都有很大的影响，其中乳化剂的种类和用量、搅拌速率，主要影响了微胶囊囊壁上金属无机盐颗粒的粒径大小、嵌入量分布和分布。实验优化了微胶囊的制备工艺，当芯壁比为1.5:1～1:1，搅拌速率为400rpm左右，表面活性剂为PVA，浓度为5%，蒸发温度为40℃，蒸发时间为2～3h时，获得微胶囊性能较佳。在该工艺条件下，金属无机盐颗粒在壁材中分散液很均匀，制得的微胶囊的平均粒径为150μm，且分布较窄。纳米压痕仪测得，Hexadecane/PbSO4-PMMA微胶囊壁材的弹性模量为2.504Gpa，硬度为0.036Gpa；E-51/CuCl-PS微胶囊壁材的弹性模量为2.

6、01Gpa，硬度为0.029GPa。I氯离子触发的有机-无机复合壁材微胶囊的制备及性能研究在模拟海水中的触发试验表明，Hexadecane/PbSO4-PMMA微胶囊和E-51/CuCl-PS微胶囊壁在水溶液中对氯离子均有很好的响应，响应时间分别为5小时和1小时。若氯盐浓度增加，则响应时间缩短。关键词：化学触发；自修复混凝土；复合壁材微胶囊；氯离子IIpreparationandperformancestudyofchlorideiontriggercompoundmicrocapsuleAbstractInconcrete,chloridionisthemainfactorcausing

7、thecorrosionofrebar.It’sexpectedthereisachloridion-sensltivemicrocapsulecontainingchloridionabsorbent,corrosioninhibitor,orrepairingadditivesembededbeforehandinconcrete.Ifso,themicrocapsulewillreleaseitscontentss