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三聚 甲醛 微胶囊 机械性能 尺寸 以及 厚度 对于 影响

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三聚氰胺甲醛微胶囊的机械性能：尺寸和囊壁厚度对微胶囊的影响 摘 要 三聚氰胺甲醛微胶囊广泛应用于很多功能性材料中，微机械性能是它的重要特征，决定了微胶囊在制备和应用期间的存活。在这项研究中，纳米硬度作为一个有效的测量单位被成功的运用于测试含有链烷烃的微胶囊的微机械性能。通过控制芯材比（ 1/1， 1/2， 1/3）搅拌速率（ 1000囊芯材料来形成不同尺寸和厚度的微胶囊。载荷位移曲线显示三聚氰胺甲醛（一下简称 胶囊囊壁具有弹性变形能力，在硬度和杨氏模量方面，微胶囊具有较高的模量和厚度，囊壁可以增加微胶囊的持续变形能力。 关键词 ：三聚氰胺甲醛微胶囊；微机械性；变形 1 绪论 脂可以提供囊壁材料用来制备微胶囊 1有意思的是，在最近几年里， 2、自修复材料 3、电泳材料注入到微胶囊中，这种做法引起了广大的注意力。 原位聚合法是常用制备 胶囊芯材结构的方法，它在连续相中形成外壳，而在两相中（连续相和芯材之间），主要形成尺寸和壁的厚度还有壁的宏观结构。囊壁的微机械特征是另一需要被考虑的重要性能。囊壁的机械性能在很多制备中扮演重要角色。在一些反应中，微胶囊具有很好的力学强度，这是因为它们必须拥有足够的强度在制备和进一步加工中（例如，干燥、抽动、混合）保存完整。在另外一些反应中，芯材也会受到限制，而囊壁的机械性能是指导、设计和制备微胶囊的关键。 根据材料学的规律，可以想像微胶囊的机械性能决定了微胶囊的结构，其中包括分子结构、分子质量、囊壁尺寸和囊壁硬度。报告称，聚合物微胶囊囊壁具有粘弹性。尺寸的改变则弹性改变。当囊壁是一层很薄的薄膜时，它的综合刚度可以通过 测定。结果显示，每产生一个囊壁，它的厚度将增加一个单个微胶 囊的整体刚度。但是，可能会改变微胶囊的整体性质。由于微胶囊非常小并且易碎，相对来说还没有研究的很深，这就导致微胶囊很不容易测定和控制。 根据测量在可受压力下的变形度 11 来测量单体微胶囊的机械性能的方法被提出。在这些方法中，纳米压痕处理具有较高的分辨率和较强的感应能力而被广泛使用于测量微胶囊的机械性能 12。通过载荷位移曲线，硬度和杨氏模量很容易被计算出来。这一发现，对微胶囊的应用起到了重要的作用。本实验的目的就是用纳米压痕法来测定尺寸和厚度对 实验过程 微胶囊通过凝聚开 始形成，这一结果在早期实验中已被描述过，它主要包括了 3个步骤：（ 1）分散相涂层微粒的溶解（ 2）吸附并凝聚在中心粒子周围（ 3）凝固成微胶囊。合成微胶囊后，再用清水洗涤、过滤，然后在真空烘干箱中干燥，干燥完成后，将 2两者混合均匀后，置于室温下干燥，干燥完成后，小心切片，在扫描电镜下观察微胶囊截面以测定微胶囊的尺寸及厚度。 纳米压入仪被用于获取曲线分析微胶囊的机械性能（硬度和杨氏模量）。曲线的锥顶（半径为 3m），压力和位移分辨率分别为 50痕的占用时间为 10s，表面取向速率为 10mm/s，最大位移为 200些数据描绘在曲线图中制作成载荷位移曲线。在图表中，残留压痕的区域满足公式 H=r 由式可知，最大载荷与压痕面积有关，硬度与最大载荷和压痕面积有关。杨氏模量可以通过直线段的斜率（ dp/得。 1/+10 /， 3 结果讨论 图 1. 微胶囊的表面形态和囊壁厚度 图 1（ a）表明在光学显微镜下干燥的微胶囊的形态（芯材比 1/1,搅拌速率4000r/每一个尺寸大小为 微胶囊紧密的结合在一起，呈球形分布。微胶囊的外表光滑，没有图 1（ b）的缺陷，这些特征决定了囊壁的厚度。在扫描电镜下，可以观察到微胶囊嵌入在环氧树脂中的囊壁的横截面，如图 1（ c,d）。囊壁厚度可以被准确的测量出来。需要注意的是，在切片时囊壁可能会沿着它的轨道不被切开，所以要取十个以上囊壁厚度的平均值。 图 2微胶囊（芯材比 1/1， 1/2， 1/3）在不同搅拌速率（ 1000的尺寸大小。 由图可知，随着搅拌速率的增加，平均直径从 。高搅拌速率会使芯材破裂成极小的液滴，芯材比越低囊壁的厚度就会越高。结果符合上述中的结论。不难看出，微胶囊的平均直径取决于搅拌速率 13。另外，也可以得出 图 2（ b）表明微胶囊（芯材比 1/1,1/2,1/3）在搅拌速率为 2000、 4000、 6000、8000r/图可知，微胶囊样品囊壁厚度从 图 一个微胶囊样品（芯材比 1/1,搅拌速率 2000,3000,4000r/检测 出不同的纳米压痕。 图 3（ 明粘在玻璃片上的微胶囊被分开。为了测量微胶囊的杨氏模量和硬度，载荷量不能超过屈服点或断裂点，一旦屈服点被超过，微胶囊的一些部位将会永久变形， 图 3（ d）的载荷位移曲线表明在载荷为 间，微胶囊根据尺寸的改变具有可塑性。纳米压痕大约在 间。研究表明 14。李等人 12发现 验结果对研究微胶囊在不同的模量，压力和囊壁的机械性能（厚度、硬度、有孔性）做出了重要的贡 献。 图 4（ a）表明杨氏模量对单一微胶囊（芯材比 1/1,1/2,1/3,搅拌速率4000,6000,8000r/寸和厚度的影响，由图可知，较大的微胶囊具有较高的杨氏模量，应当指出，这一结果与报告中的结果相同 12。芯材比为 1/3时，杨氏模量在 材比为 1/1 时，杨氏模量在 多的囊壁笼聚在一起使得微胶囊囊壁的厚度越大，弹性越高。囊壁厚度的机械性能可以影响微胶囊的整体性能。由球面几何学可知，当微胶囊受压变形时，体积和泊松可能会持续改变。 图 4（ b）中 显示，微胶囊的硬度也受两个方面的影响：芯材的分散率和芯材比。对于样品来说，硬度随着尺寸的增长有明显持续增长的趋势，囊壁的比例越高，囊壁的硬度就越高，这意味着囊壁增加它的硬度来抵制变形。 4 结论 在不同尺寸和厚度下，一系列的微胶囊囊壁被制备出来，纳米压痕法作为一种有效的方法应用于测定微胶囊的机械性能。硬度和杨氏模量的结果显示微胶囊外壳具有弹性塑变能力。微胶囊尺寸和囊壁厚度是影响微胶囊机械性能的主要因素。 参考文献 1 F, X, . of in J 005;97(5):175562. 2 , , , F. of on 012;128(2):95102. 3 , Q, . of 009;118(1):6370. 4 F, , . by a 007;285(14):158191. 5 S, Y, J, H, , J, H. of 006;284(7):8136. 6 , . of J 001;18(5):593602. 7 N, R, R. of a 002;42(4):3729. 8 F, X, , . of J 007;103(2):1295302. 9 W, R. of in a 006;46:72533. 10 , Y, , , Y, . of a 009;11(2):4217. 11 , , . of 000;278:16975. 12 , , , C, , W. of by 012;76:625. 13 F, B, Y, of 011;289(2):1119. 14 , . of of 002;242(130711. F) It on on it be 9 (2012) 14in 9. It (1) 2. by 2012 , 262831 15 27 of is by by by as In be or in of of 79to 12. s by of of of is to 6. of an in an is In be to F At is to be to of or on of a 11to in F 4 is to of . 3,5in of It on 10is be h0,is It is of a of of in is to to of is on of of ua,b,n, 26285 0120 0129 012to of in of In as of s by 0008000 r 1/1, 1/2 ). F of of on of of 2012 of (2) of 3) of in a is 0 g at it of be EM of 4s of A mm to s 0 nN of is as 1(b). To in EM of a 1(c,d). It be be so is an of at 0 2(a) of , 1/2 ) 0008000 r of 00.5 .0 to a Su et (2012) 142is by to of of SdP/ S so it is as of s E) of dP/dh 12,1dP=3v s 1, of 1(a) of , 000 r of in 1. (a) 000 r (b) of , of 0 s. 0 nm/s 000 A of be a to a of in is ) is as by in d) of is by 3. In it be F a 2(b) of of , 1/2 ) 000, 4000,6000 000 r in a 0 0 to a of 3. , 000, 3000 000 r by 3(ac) on To s of in is of be 3(d), , 11, 4 a on of is .2 .3 F to .5 14; ee et 12 in be to of 4(a) s by 000,4000, 6000 000 r , 1/2 ). It , (c) EM of a 2. a) b) 0008000 r , 1/2 of (a,b,c) of , 000, 3000 000 r on (d) of Su et (2012) 14 3It be is 12. s s of to It be of on of of be at of s of 4(b), of a of to 4. of (a) s b) as an to of F as a of of 50803045) F, X, . of in J 005;97(5):175562.2 , , , F. of 012;128(2):95102.3 , Q, . of 009;118(1):6370.4 F, , . by a 007;285(14):158191.5 S, Y, J, H, , J, H. of 006;284(7):8136.6 , . of J 001;18(5):593602.7 N, R, R. of a 002;42(4):372