（材料学专业论文）微胶囊增韧树脂基复合材料的研究.pdf

西北i 。业人学博十论文 摘要 摘要 氰酸酯树脂( c e ) 和双马来酰亚胺( b m d 这两种高性能树脂基复合材料具有优 异的力学性能，良好的耐热性和抗疲劳性等优点，使得它们可应用于航空航天、 电子等许多领域，但是他们均存在固化后树脂基体脆性大、韧性差等缺点，又使 得它们的应用受到一定限制，因此有关c e 和b m i 的增韧改性研究较多。在树脂 基体中埋置包覆有液态物质的微胶囊可起到增韧树脂基复合材料的作用，这类微 胶囊在树脂基复合材料应用的潜在趋势，使得合成可以应用树脂基复合材料的微 胶囊和制备埋置有微胶囊的树脂基复合材料成为研究热点。本文拟合成一种具有 良好耐热性的微胶囊，以c e 和b m i 为研究对象，制备微胶囊增韧的c e 和b m i 树腊基复合材料。主要研究内容有： 以尿素、甲醛为壁材原料，以双酚a 型环氧树脂( d g e b p a ) 为囊芯，采用原位 聚合法合成以聚脲甲醛( p u f ) 包覆d g e b 队微胶囊( m c e s ) 。讨论不同工艺参数如 聚脲甲醛预聚体、尿素与甲醛重量比、搅拌速率、表面活性剂浓度、p h 值调节时 间和升温速率等对m c e s 物理性能的影响。利用傅立叶红外光谱( f r m ) 分析m c e s 的化学结构，通过光学显微镜( 0 m ) 、金相显微镜( m s ) 、扫描电子显微镜( s e 岣观 察m c e s 的形貌。利用能量x 射线衍射能谱仪( e d a ) ( ) 分析m c e s 的表面组成，采 用o m 技术确定m c e s 的壁厚及粒径大小与分布。利用差示扫描量热法s c ) 和热 失重分析法( t g a ) 分析m c e s 的热性能。分析m c e s 在丙酮中的渗透性能，初步分 析了m c e s 的力学性能。研究结果表明，m c e s 可以成功采用原位聚合法合成，通 过调节不同工艺参数可以控制m c e s 的尺寸大小与表面形貌。合成出的m c e s 具 有良好的储存性，并具有良好的耐热性、耐溶剂性以及一定力学性能。 将合成的m c e s 应用到4 ，4 二氰酸酯基二苯丙烷( b a d c y ) 树脂体系中，探讨了 m c e s 对b a d c y 体系反应性的影响，制备b a d c 妒订c e s 体系及其纤维复合材料， 分析m c e s 对材料力学性能的影响，采用s e m 技术分析了材料的微观形貌，初步分 析了m c e s 对材料的增韧机理。研究结果表明，在较低温度下，由于m c e s 受热过 程较长，囊芯扩散使b a d c y 体系的凝胶时问随着m c e s 含量的增加而降低；在较高 温度下，m c e s 的加入对b a d c y 体系的凝胶时间影响较小。m c e s 的加入能增加 b a d c y 体系的反应活性。适量m c e s 加入可提高b a d c y 及其复合材料的力学性能 西北f ：业大学博十论文 摘要 以及耐水煮性能。m c e s 的加入会降低b a d c y 的t d 及其复合材料的玻璃化转变温度 ( t g ) 。 将合成的m c e s 应用到口0 二烯丙基双酚a 树脂( b a ) 改性的m 7 二氨基二 苯甲烷双马来酰亚胺( b m i ) 体系中，探讨m c e s 对b m i b a 体系反应性的影响。制 备b m i b a m c e s 树脂基体及其复合材料。探讨了材料的力学性能，采用s e m 技 术分析了材料的微观形貌，初步分析m c e s 对材料的增韧机理。研究结果表明， m c e s 的加入对b m 班；a 体系反应性无明显影响。适当m c e s 加入可提高b m i ，b a 体系及其复合材料的力学性能和耐水煮性能。m c e s 的加入会略降低b m i b a 体系 的热分解温度，但不会降低其复合材料体系的t g 。 m c e s 对b a d c y 和b m i b a 体系的主要增韧机理类似于橡胶弹性体对热固性 树脂的增韧机理，即在应力作用下，作为分散相的m c e s 可以引发微裂纹和剪切 带，吸收大量的断裂能，同时起到抑制、钝化裂纹的作用。由于m c e s 粒径大小 不同及纤维之间存在一定的间隙大小，不同粒径大小m c e s 对复合材料的增韧机 理可能不同。对于大粒径m c e s 而言，由于纤维之间的间隙相对较小，不能保护 m c e s ，在复合材料成型加压过程中，m c e s 易发生破裂，释放的囊芯d g e b p a 在 受热过程中可能发生聚合反应，从树脂基体中分离出来，形成两相结构，从而起 到增韧作用，同时释放出的囊芯还可能改善树脂基体与纤维之间粘接力而达到提 高材料性能的目的。对于小粒径的m c e s ，由于纤维之间的间隙可以作为m c e s 的天然保护场所，m c e s 对材料的增韧作用主要是通过在树脂基体中引发微裂纹和 剪切带，抑制或钝化裂纹的扩展来实现的。 关键词：微胶囊，氰酸酯，双马来酰亚胺，增韧，热性能 i i 两北，f ：业人学博十论文 a b s t r a c t a b s t r a c t c y 锄a t ee s t e r ( c e ) a i l d b i s m a l e i i i l i d b m i ) r c s i n s ，勰t 、】l ，ol 【i n d so fh 砂p e 面加锄c e m a t 耐a l s ，h a v eb e e l ll l s e di l l 槲o s p a c e 锄de l e c 仃0 l l i ci n d 璐缸嚣，c t c o w i i l gt ot i l e i r c x c e l l e n tm e c h a i l i c a lp r o p e n i e s ，g o o dt h 咖a ls 诅b i l i t y 锄dr e s i s t a l l c et of 乱i g u e ，e t c h o w e v n l ec u r e dc e 锄db m i 阳s i n ss h o ws i 印i f i c a n tb r i t t l e i l e s sb e c 觚s eo ft 1 1 e i r l l i 曲c r o s s l i i l i 【d e i l s i t i ，w h i c hl i m i tm e i r 印p l i c a t i o n s m a n yr e s e a r c h e sh a v eb e e f id o n e t oe i l l l 雒c et l l e t o u g h n e s so fc u r c dc e 锄db m i m i c r o c 印叭l e sf i l l e dw i ml i q u i d m a t e r i a l sh a v eb e c l l 锄b e d d e di np o l y m 商cm 删xt ot o u g 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柚ds i z e d i s t r i b u t i o no f m c e sw e r cd e t e m i n c db y ( ) m t h et h 既眦ip f o p c n i e so f m i c r o c 印s u l e s w e r ci l w e s t i g a t e d 璐i n gd i f f b r 锄t i a ls c 猢i n gc a l o d m e 仃y ( d s c ) 卸dt l l 咖o g r a v i m “c 锄a l y s i s ( t g p 岭，n l ep 咖e a b i l i t yo fm c e s i l la c e t o n ew 勰i n v 船t i g a t e d a d d i t i o m l l y 西北j ：业人学博十论文 a b s t r a c t m em e c h 肌i c a lp m p e n yo fm c e sh 船b e i n v e s t i g a t e d t h ef e s u l t si l l d i c a t em a tm c e s c a nb es y n t l l e s i z c ds u c c e s s f i i l l yb yi ns i t i lp o i ”n 耐z a t i o nt e c l l i l o l o g y ，t 1 1 es i z e 锄d m o 劬o l o g yo fm c e sc mb ec o n 仃0 1 l e db ya d j u s 衄gp r o c e s s i n gp a r 锄e t c r s t t l e s y n t h e s i z e dm c e sc x l l i b i tg o o ds t o r a g es t a b i l i t y m e n n a ls t a b i l i t y 锄de x c e l l e n ts o l v e m r c s i s t a l l c e 锄ds h o wac e n a i nm e c h a i l i c a lp m p c n y t h em c e sw e r ea p p l i e dt 04 ，4 一d i c y a i l a t ed i p h c n y l p r o p 锄e ( b a d c y ) r c s i i l s t h e i n n u c i i c e so fm c e s t l l e a c t i v i t yo fb a d c yr e s i 璐h a v eb e c i ld i s c u s s e d t h e b a d c y m c e sa n d 丘b r er c i n f o r c e db a d c y m c e sc o m p o s i t 髂h a v eb e 饥p r 印a r e d t h ei n n u e i l c 骼o fm c e s 伽1 em e c h 卸i c a lp r o p 喇i e sh a v eb e i n v e s t i g a t e d ，t l l e m o f p h o l o 舀e so f c o n 叩o s i t e sw e r cc h a r a c t 耐z e db ys e m 锄d t h et o u 曲枷n gm e c h a i l i s m o fm c e so n l ec o m p o s i t e sh a sb e e n 锄a l y z e d t h er e s u l 协i n d i c a t et h a tm c e sc a n d e c r e 弱et h eg e l t i m eo fb a d c yr e s i n sa tl o w e rt e m p c r a t l l r co w i n gt ot l l ec o r em a t e r i a l d i 腼s i o nd u 血g1 0 n g e rh e a t i n gp r o c c s s ，a n dm c e sh a v en os i g l l i f i c 舭te 虢c t m eg e l t i m ea th i g h 盯t 锄p c r a t u r c t h ea d d i t i o no fm c e sc 趾d e c r e 船et h er e a 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秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下进行研究一i 作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果， 不包含本人或其他己申请学位或其他用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的 个人和集体，均己在文中以明确方式表明。 本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 学位论文作者签名：老盏 嘲年f 月拗日 两北i ：业大学博十论文 前言 前言 高性能树脂基复合材料具有重量轻、结构设计可调性好、比强度和比刚度高、 耐热性，抗疲劳性能好，力学性能优异等特点，使得它们在制造业中具有极强的 竞争优势，但是它们常常会由于韧性差、冲击强度不高等因素限制了其应用范围， 在使用过程中，它们也会受热、力等环境因素的影响产生微裂纹形式的损伤，这 些损伤导致材料的力学性能如强度、硬度、尺寸稳定性等的改变，从而影响材料 的使用性能，减少材料的使用寿命。因此它们的增韧改性以及如何提高材料的高 温热稳定性能成为研究热点。含有液态物质的微胶囊在树脂基复合材料中的成功 应用引起了研究者的极大关注，这种微胶囊不仅赋予材料自修复功能，而且还可 以增韧材料，因此合成可以应用到树脂基复合材料的微胶囊具有极其重要的意义。 目前应用到树脂基复合材料中较为成功的微胶囊是聚脲甲醛包覆双环戊二烯微胶 囊。但是该微胶囊的耐热性较差，不适合用于高性能树脂基复合材料，而且目前 用于树脂基复合材料的微胶囊种类单一。因此，合成可以应用到较高温度与一定 压力下成型的树脂基复合材料的微胶囊成为研究趋势。环氧树脂作为一种反应性 单体，可以与多种固化剂如不同官能团的胺类物质和酸酐在不同的温度条件下发 生反应，而且固化后的环氧树脂具有优异的力学性能并对多种材料具有良好的粘 接性能。因此，微胶囊化的环氧树脂可应用到树脂基复合材料中。此外，环氧树 脂高的热分解温度( 2 0 0o c ) 可以赋予微胶囊较高的热化学稳定性。因此，微胶囊 化环氧树脂的合成可应用于高温成型的树脂基复合材料中。 作为高性能树脂基体的c e 以及b m i ，由于它们的固化产物韧性差及其纤维复 合材料层间剪切强度较低等缺点，同时考虑到微胶囊在树脂基复合材料中应用的 潜在趋势，因此，探索微胶囊在这类高性能树脂基复合材料中的应用具有特殊的 意义。本论文拟从合成具有较高热稳定性能的微胶囊着手，以c e 和b m i 为研究 对象，将合成的微胶囊应用到这两种树脂基体中，制备埋置有微胶囊的c e 和b m i 及其纤维复合材料，研究微胶囊对材料力学性能的影响情况，希望微胶囊的应用 可以扩展c e 和b m l 树脂基复合材料的应用领域和使用寿命。 西北工业人学博十论文 第一章文献综述 第一章文献综述 微胶囊技术于1 9 5 3 年由美国国家现金出纳公司( n a t i o n a lc a s hr e 百s t c r c o m p 粕”的g r c b k 发明并于1 9 5 4 年首次应用在无碳复写纸上，由此开创了微 胶囊工业应用的新领域。在随后二十多年，英国、西欧、日本等国家发展了许多 微胶囊合成方法，使微胶囊技术进一步系统化。由于微胶囊可以起到保护、控制 释放以及屏蔽毒性等优势，使得微胶囊广泛应用于医药1 1 卅、食品【5 6 1 、农业m 】、涂 料9 1 1 1 、粘合剂【1 2 13 1 、化妆品1 1 4 】、印刷【15 1 、催化剂1 6 1 、染料引、纺织【1 9 j 、电子2 0 】 等多种领域。随着微胶囊技术的发展与多功能物质的合成与开发，微胶囊的应用 领域也在不断地拓展。近几年，微胶囊开始作为电流变材料【2 1 0 2 1 以及电子墨水【2 3 之6 1 材料使用已经引起研究者的广泛关注，而微胶囊在复合材料中的应用则是微胶囊 应用拓展的另一个重要突出应用领域。包覆有液态修复剂的微胶囊与树脂基复合 材料的复合，不仅可以提高树脂基复合材料的韧性，还可能实现树脂基复合材料 的自修复功能2 竹，因此微胶囊在树脂基复合材料中潜在的应用趋势，使得合成可 应用于树脂基复合材料的微胶囊得到材料研究者广泛的关注。 1 1 微胶囊技术简介 1 1 1 微胶囊的概念 微胶囊技术是利用成膜材料把具有分散性的固体物质、液体或气体包覆形成 一种“核壳”结构的微小粒子技术，通过该技术得到的微小粒子即为微胶囊【2 “。 将成膜材料形成的包覆膜称为囊壁，内部被包覆的物质称为芯材或囊芯。通常制 备的微胶囊粒径大小在5 砣0 0 0 岬之间，囊芯在微胶囊总质量中所占的比例可在 2 0 9 5 范围内变化。随着现代仪器设备的开发与微胶囊技术的发展，目前已经可 以制备出粒径在1 1 0 0 0 玎m 之间的纳米级微胶囊【2 ”1 1 。 由于微胶囊的囊芯可为油溶性、水溶性化合物或混合物，其状态可为固体、 液体或气体，因此微胶囊的用途十分广泛。合成微胶囊时，选择微胶囊囊壁材料 应考虑到囊芯的物理化学特性，要求囊壁材料与囊芯不反应；根据应用领域，可 能要求囊壁材料具有适当的强度，对微胶囊的粘度、熔点、玻璃化转变温度( t 0 、 髑北丁业人学博十论文 第一章文献综述 成膜性、稳定性、渗透性、吸湿性、电性能、溶解性、相容性、可降解性等特性 也有不同的要求。此外，囊壁材料的价格、微胶囊合成方法对囊壁材料的要求， 也是选择囊壁材料时应着重考虑的因素3 ”5 1 。表1 1 给出了一些常用的微胶囊囊壁 原料【3 6 3 7 1 。在目前研究中，高分子材料是最为常用的微胶囊囊壁材料，主要包括 天然高分子材料、半合成高分子材料和全合成离分子材料三大类，部分无机材料 也可作为微胶囊的囊壁材料。 t a b l e1 一lt h ew a l ls h e um a t e r i a l si nc o m m o nu s e 【3 o l 根据合成微胶囊原料用的囊芯与囊壁原料的性能、微胶囊的合成方法以及使 用目的，合成出的微胶囊大小、外部与内部形态各异。含固体囊芯的微胶囊形状 一般与固体形状相同，含液体或气体的微胶囊的形状多为球形。微胶囊的囊芯有 4 西北：f | 业人学博十论文 第一章文献综述 单核与多核之分，有微胶囊簇和复合微胶囊：囊壁可为单层、双层和多层结构。 图1 1 列出了不同微胶囊的形态结构。 多核 复合微胶囊微胶囊簇多核一无定型 f 唔l lt h em o f p h o l 0 百c so f l l l i c r o c a p s u l e s 微胶囊技术的应用优势在于它是一种有效的物质固定化技术，微胶囊所具有 的特殊核一壳结构，可以将囊芯与外界隔离，改善囊芯的物理性质，提高囊芯的稳 定性，同时保留囊芯原有的化学性质，起到保护、控制释放及屏蔽毒性等功能。 使用时，在加压、升温、摩擦或辐射等特定条件下可释放出囊芯，或在不破坏囊 壁条件下，通过加热、溶解、萃取、光催化或酶催化等作用，使囊芯透过囊壁向 外扩散，从而起到控制释放囊芯的功能【2 8 4 3 ，5 1 巧7 】。 1 1 2 微胶囊的合成方法 微胶囊技术从2 0 世纪3 0 年代发展至今已有7 0 多年的历史。随着新材料、新 设备的不断出现，目前为止微胶囊化的方法已近2 0 0 种。微胶囊合成技术主要可 分为化学法、物理化学法和物理法【2 8 j 鲫，5 昏硐。化学法主要是利用单体小分子发生 聚合反应生成高分子成膜材料将囊芯包覆的方法，该法主要包括界面聚合法、原 位聚合法、锐孔一凝固浴法、聚合物快速不溶解法等。物理化学法是通过改变各种 条件如温度、p h 值或加入电解质等使溶解状态的成膜材料从溶液中沉积出来并将 囊芯包覆形成微胶囊的一种方法，该合成方法主要包括水溶液中相分离法、有机 溶剂相分离法、溶液干燥法、溶液蒸馏法、熔化分散冷凝法、粉末床法等。物理 难揿 西北：r 业人学博十论文 第一章文献综述 法合成微胶囊主要是利用物理机械原理合成微胶囊，主要包括空气悬浮涂层法、 喷雾干燥法、真空喷涂法、静电气溶胶法、多孔离心法、水中干燥法等。在上述 三大类方法中，物理法合成微胶囊需要的设备简单，成本低，易于推广，适合于 大规模连续生产，而化学方法和物理化学方法合成微胶囊一般通过反应釜即可进 行，因此这两类方法应用较多，其中又以界面聚合法【5 3 6 7 】、原位聚合法 2 9 6 8 舯】、水 相分离澍哪o 】和喷雾干燥法【7 1 1 应用最广。表1 2 给出了微胶囊合成方法的分类及其 应用领域等。 t a b l e1 21 1 1 es ”t h e s i sm e t h o d so f m i c r o c a p s u l e sa i l dm c i ra p p l i c a t i o n s 【2 8 3 j 8 侧 6 西北1 业人学博十论文 第一章文献综述 1 1 2 1 界面聚合法 界面聚合法合成微胶囊是建立在合成高聚物的界面缩聚反应基础上，其特点 是两种含有双( 或多) 官能团的单体分别溶于两种互不相混溶的液体中，缩聚反 应再在两相界面上进行。界面聚合的特点在于合成微胶囊的工艺方便、简单、不 需要昂贵复杂的设备，反应条件温和，反应速度快，对反应单体纯度及单体原料 配比要求不高，由于反应物可以从界面不断取走，因此反应是不可逆的。此方法 虽简单，但对包覆材料要求较高，包覆单体必须具备高反应活性。采用界面聚合 不可避免地存在一些未反应的单体，且单体和囊芯会发生副反应，影响囊芯的性 能，可能使囊芯失去活性。采用界面聚合法所形成的壁膜一般可透性高，不适合 制备要求密封性能好的微胶囊。 1 1 2 2 原位聚合法 原位聚合法是将单体、引发剂或催化剂全部位于囊芯内部或外部，而且要求 单体是可溶的，在聚合过程中，生成的聚合物不溶于溶液，从被包覆物液滴内部 向液滴表面沉积成膜，形成微胶囊。原位聚合法合成微胶囊时，囊芯在机械搅拌 作用下被分散成细粒，在形成的分散体系中以分散相状态存在。为了获得均匀细 小的分散相，一般在水中需要加入表面活性剂做乳化分散剂。许多高分子反应如 均聚、共聚和缩聚反应都可用于原位聚合法合成微胶囊。原位聚合法合成的微胶 囊具有粒子尺寸、囊壁厚度等易控制，工艺简单，成本低廉，易工业化等优势， 但该法反应时间一般较长。 1 1 2 3 凝聚相分离法 凝聚相分离法是一种非常有代表性的应用物理化学方法合成微胶囊的技术， 该技术以囊芯的溶液或固体颗粒为分散相，囊壁的胶体溶液作为连续相，然后根 据壁材胶体溶液的性质改变各种条件，如温度、浓度、p h 值等，或加入无机赫电 解质、囊壁材料的非溶剂等，使囊壁溶液产生相分离，形成两个新相，一个是囊 壁聚合物的丰富相，另一个是囊壁聚合物的缺乏相。形成的聚合物丰富相可充分 流动，并稳定地逐步在囊芯分散相表面聚集、沉积，最终形成连续的包覆膜，再 经固化形成微胶囊。在凝聚相分离法合成微胶囊的过程中，相分离步骤是合成微 7 西北i ：业人学博士论文第一章文献综述 胶囊的关键。 1 1 2 4 喷雾干燥法 喷雾干燥法合成微胶囊时，首先制备囊芯与囊壁的乳化分散液，然后通过雾 化装置使乳状液形成小液滴，与热空气接触，使溶解囊壁材料的溶剂迅速蒸发， 干燥的壁材将囊芯包覆形成微胶囊。该合成方法的主要优点是成本低廉，工艺简 单，有利于大规模生产，特别适用于耐热性差的囊芯和易于相互粘合的微胶囊生 产；缺点是在微胶囊囊壁上易形成较大的孔洞通道，因此只适用于掩蔽苦味及臭 味或把液态囊芯转变为固态形式的目的，而不适合合成以控制释放为目的的微胶 囊。 1 1 3 微胶囊的性能与结构表征 合成出的微胶囊，为了确定其应用的可靠性，需要了解微胶囊的性能。利用 傅立叶红外光谱( f t 瓜) 技术、光学显微镜( o m ) 、扫描电子显微镜( s e m ) 、热分析等 技术可对微胶囊的化学组成、形貌、粒径、囊壁厚度、热性能等进行分析。 1 1 3 1 微胶囊的化学结构 微胶囊的化学结构主要由微胶囊的壁材与囊芯的种类、化学性质以及所采用 的微胶囊合成方法决定，可以通过f t 取、x 一射线衍射( ) 、x 射线衍射能谱仪 ( e d a x ) 、光电子能谱仪( x p s ) 、核磁、荧光等来分析，可获悉微胶囊的化学组成、 囊芯与壁材的相互影响等情况【3 9 ，7 2 4 4 1 。 1 1 3 2 微胶囊的形貌 微胶囊的形貌结构对微胶囊的使用稳定性和力学性能有直接影响，故需采用 一定的手段对微胶囊进行分析和表征。通过观察其表面形态可以了解微胶囊的包 覆效果、表面光洁度和囊壁的密闭性。微胶囊的形貌结构一般可借助于o m 技术、 s e m 技术、金相显微技术( m s ) 、原子力显微镜( a 州) 、单粒子散射( s p l s ) 等来观 8 两北i ：业大学博十论文 第一章文献综述 烈7 2 ，7 7 6 1 。通过o m 技术可方便地观察到微胶囊的成囊过程和表面形貌的变化。 利用s e m 与a f m 技术能观察到清晰的微胶囊表面形貌7 7 1 。 1 1 3 3 微胶囊的粒径及壁厚 微胶囊的粒径与壁厚对微胶囊的性能有重大影响f 7 蚋。微胶囊的粒径大小及分 布可用带有测量系统的0 m 观察统计得到7 5 1 。利用s e m 技术也可以观察到微胶囊 的粒径大小【7 9 1 ，采用公式( 1 1 ) 可以计算平均粒径( 孑) 。 孑= 噶胛 ( 1 一1 ) 其中，吐为第f 个微胶囊的粒径，以为微胶囊的总数。 粒径分散状态可用标准偏差描述( 盯) ，通过公式( 1 2 ) 可获得。 仃= ( 1 - 2 ) 用盯与平均粒径孑的比值可定量描述微胶囊的单分散性( c 矿值) 。 c y ：罢l o o ( 1 3 ) d 、 对于微胶囊的粒径分布更好的测试方法是利用粒度分析仪器1 3 5 删直接分析得 到。利用平均直径可计算出微胶囊的体积、表面积和直径分布情况。 微胶囊的囊壁厚度与制备方法、芯材含量和反应物化学结构等有关。可以通 过光学显微镜二次聚焦的方法分别测出微胶囊的外径和内径，由公式( 1 4 ) 计算得 到囊壁的厚度( 万) 【8 1 3 2 1 。 艿= ( d d ) 2 ( 1 - 4 ) 在公式( 1 4 ) 中，d 为胶囊外径，d 为微胶囊内径。囊壁的厚度也可利用重量法 得到。将微胶囊产品包埋后切片或冻凝后切片，微胶囊的厚度也可以通过0 m 、 9 两北i ：业人学博十论文第一章文献综述 s e m 或t e m 测得【8 j 】。此外，微胶囊及其囊壁结构可以用共焦激光扫描显微镜 ( c l s m ) 来表征【8 3 】。它不但可以观察囊壁材料的聚合物分布情况，并可对囊芯进行 定性定量分析。采用该法透过囊壁观察微胶囊的内部结构不会破坏其表面结构。 1 1 3 4 微胶囊的热性能 利用差示扫描量热法( d s c ) 、热重分析法( t g a ) 、差示热分析法( d t a ) 等可以 对微胶囊热性能进行分析1 7 2 1 ，有助于了解微胶囊的相转变温度、热分解温度等， 以便正确选择微胶囊的使用温度范围。 1 1 3 5 微胶囊的力学性能 为了保证微胶囊的使用寿命和其应用的可操作性，要求微胶囊具有一定的力 学性能。微胶囊的力学性能主要由壁材及壁厚决定。由于微胶囊的尺寸较小，测 定单个微胶囊的力学强度具有一定的难度【抖8 8 】。微胶囊强度的测定可以采用挤压 法“，8 9 1 ，通过在微胶囊表面施加一定的压力，利用s e m 等观察微胶囊的表面形貌 破坏程度来判断其强度大小【制。微胶囊的机械强度也采用泵循环法【9 l 】，用破损率 来表征。随着微观测试技术的发展，利用微观力学测试仪可以确定微胶囊的力学 性能。利用微胶囊强度与膨胀度的反比关系，可用膨胀度表征微胶囊的强度【53 1 。 通过结合使用a f m 与0 m 等技术，可以测定微胶囊的力形变曲线f 9 2 】，随着电子 显微技术的发展，微控制设备仪器得到发展并可直接用于微胶囊力学性能的测试 【“，8 6 善引。 1 1 3 6 微胶囊的其它性能表征 除了上述描述的微胶囊主要性能及表征方法以外，对于微胶囊而言，渗透性 也是其重要的性能特征之一。对微胶囊的渗透性进行表征可了解微