[发明专利]一种以聚脲为壁材的环氧微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于自修复材料技术领域，具体涉及一种以聚脲为壁材的环氧微胶囊及其制备方法。

背景技术

自修复材料是将修复剂预先包埋在聚合物或混凝土基体中，当基体内部发生开裂时，裂纹尖端的应力集中使修复剂释放，在毛细作用下渗入裂缝，并发生固化反应，使裂纹修复。环氧树脂因粘接性好、固化时收缩率低，性能稳定，贮存期长，成为修复剂的首选，而包埋环氧树脂的方法是将其微胶囊化。

聚脲是一种常被用来作为微胶囊壁材的聚合物。它通常是由多异氰酸酯与多胺化合物缩聚而成。在工业上，以聚脲为壁材的微胶囊已被广泛用在香料、杀虫剂、相变储能等领域，但在自修复材料领域，一般不采用聚脲为壁材来包覆环氧，因为制备聚脲所用的多胺也是环氧树脂的一种固化剂，在与多异氰酸酯反应形成聚脲壁材的过程中，多胺也会使环氧固化，失去修复功能。而且，尤其是线性聚脲，因为具有很好的弹性，不适宜用作环氧微胶囊的壁材。弹性体壁材不易破裂，被包覆的环氧树脂在应力作用下难以被释放而无法起修复作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种以聚脲为壁材的环氧微胶囊及其制备方法。

本发明是这样实现的，提供一种以聚脲为壁材的环氧微胶囊，所述微胶囊的芯材包括液态环氧树脂，其壁材为多异氰酸酯与水通过界面反应而制得的交联聚脲，其中，多异氰酸酯包括三元或三元以上的多异氰酸酯。

本发明还提供一种以聚脲为壁材的环氧微胶囊的制备方法，其包括如下步骤：

将多异氰酸酯和液态环氧树脂分散在在含有表面活性剂的水中，得混合液，其中，所述多异氰酸酯和液态环氧树脂为油相，所述含有表面活性剂的水为水相，所述多异氰酸酯包括三元或三元以上的多异氰酸酯，所述油相与水相的质量比为1：5～10，所述油相中多异氰酸酯与液态环氧树脂的质量比为1：1～2.3，所述水相中表面活性剂的浓度为0.5～3%；

将所述混合液在25～90℃下搅拌0.5～5小时，过滤、洗涤并干燥，获得所述以聚脲为壁材的环氧微胶囊。

本发明提供的以聚脲为壁材的环氧微胶囊的壁材是由三元或三元以上的多异氰酸酯与水反应得到的产物——交联的聚脲，其交联度高，具有足够的强度和明显的脆性，能够被应力所触发而破裂。上述以聚脲为壁材的环氧微胶囊的制备方法是以三元或三元以上的多异氰酸酯为原料，将其与环氧树脂混溶，分散在水中形成乳液，在一定温度下与水发生界面反应，形成聚脲囊壁。该方法不仅避免了聚脲壁材合成时多胺单体与环氧树脂反应的问题，而且由于是通过界面反应成囊，使微胶囊的形态控制变得简单。所获得的微胶囊不仅包覆率高，而且表面光滑、壁厚均匀、球形度好。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的以聚脲为壁材的环氧微胶囊破碎前后的扫描电镜照片；

图2是本发明实施例1制备的以聚脲为壁材的环氧微胶囊研碎前后的照片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种以聚脲为壁材的环氧微胶囊，其中，所述微胶囊的芯材包括液态环氧树脂，其壁材为多异氰酸酯与水通过界面反应而制得的交联聚脲，其中，多异氰酸酯包括三元或三元以上的多异氰酸酯。

进一步，所述芯材还包括环氧树脂稀释剂、溶剂、偶联剂、潜伏型固化剂、固化促进剂中的至少一种。所述多异氰酸酯还包括二元异氰酸酯，其中二元异氰酸酯的摩尔百分数不超过50%。

本发明实施例还提供一种以聚脲为壁材的环氧微胶囊的制备方法，其包括如下步骤：

S01：将多异氰酸酯和液态环氧树脂分散在在含有表面活性剂的水中，得混合液，其中，所述多异氰酸酯和液态环氧树脂为油相，所述含有表面活性剂的水为水相，所述多异氰酸酯包括三元或三元以上的多异氰酸酯，所述油相与水相的质量比为1：5～10，所述油相中多异氰酸酯与液态环氧树脂的质量比为1：1～2.3，所述水相中表面活性剂的浓度为0.5～3%；

S02：将所述混合液在25～90℃下搅拌0.5～5小时，过滤、洗涤并干燥，获得所述以聚脲为壁材的环氧微胶囊。