[发明专利]一种有机无机杂化纳米胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机无机杂化纳米胶囊及其制备方法，属于纳米材料技术领域。所述的制备方法包括五个步骤，分别为：将去离子水和纳米粒子分散液混合，制成分散液A；将有机聚合物壁材、修复剂与有机溶剂搅拌混合，制成分散液B；将分散液A和分散液B混合，高速剪切分散，得到分散液C；将分散液C中加入反应剂，得到胶囊分散液D；超声清洗所述的胶囊分散液D，得到有机无机杂化纳米胶囊。本发明通过在高表面积的无机纳米粒子上嫁接有机基团形成反应型杂化材料；将所述的反应型杂化材料应用于小粒径微胶囊的壁材，可以防止囊壁坊塌，提高囊壁的机械稳定性和热稳定性，获得纳米粒径、强度高、热稳定性好的有机无机杂化纳米胶囊。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种纳米胶囊，更特别地说，是指一种有机无机杂 化纳米胶囊，该纳米胶囊利用有机无机杂化材料作为胶囊的壁材，具有良好的机械稳定性和 热稳定性。

背景技术

微胶囊技术是利用成膜材料包覆具有分散性的固体物质、液滴或气体而形成微粒的一种 技术。微胶囊因为自身具有核-壳结构，囊心被包覆而与外界环境隔离，其性质能毫无影响的 被保留下来，并在适当的条件下，将囊心物质释放出并发挥作用。微胶囊的另一优势，就是 通过对囊芯、囊壁材料的设计，来控制囊芯物质的释放过程。

利用液体微胶囊将具有某些特性的液体材料引入到涂层体系中，在不影响涂层原有基本 性能的前提下，利用环境条件变化(温度、压力等)使涂层中胶囊囊芯物质释放，实现对涂 层功能的修复或表面特性的构造。修复体系是复合自修复微胶囊的重要组成部分，由于双组 份微胶囊体系中两种组分在涂层基体中分布不均匀，在一定程度上限制了该体系的应用。因 此，无催化剂的单组份修复胶囊，在防护涂层的应用方面具有独特优点。

但对于目前液体微胶囊在复合涂层的应用还存在着一些共同的问题:首先是液体微胶囊 的粒径较大，限制了涂料中胶囊的加入量和分布位置；另外，由聚合物材料形成的囊壁大都 硬度低、耐热性差，而由无机材料形成的囊壁又具有柔性差、难以加工的特点。为了克服上 述问题，需制备强度高，粒径小的液体胶囊。

小粒径微胶囊由于其特殊的中空结构，采用单一的有机或无机材料制备的微胶囊，囊壁 的稳定性差，加热或者在溶剂中存放时间过长都有可能导致囊壁塌陷。同时在制备胶囊树脂 复合材料过程中的机械搅拌剪切分散也会使得胶囊破碎失效，因此，结构稳定性和囊壁强度 是小粒径微胶囊制备的技术难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机无机杂化纳米胶囊及其制备方法，通过在高表面积的无机 纳米粒子上嫁接有机基团形成反应型杂化材料；将所述的反应型杂化材料应用于小粒径微胶 囊的壁材，可以防止囊壁坊塌，提高囊壁的机械稳定性和热稳定性，获得纳米粒径、强度高、 热稳定性好的有机无机杂化纳米胶囊。

本发明提供有机无机杂化纳米胶囊的制备方法，具体步骤如下：

第一步，将去离子水和纳米粒子分散液按质量比(1～5):1在室温下搅拌混合，制成分散液 A；

第二步，将有机聚合物壁材、修复剂与有机溶剂搅拌混合，制成分散液B；其中有机聚 合物壁材和修复剂的质量比为2:(1～4),其中有机聚合物壁材和有机溶剂的质量比为2：(1～6)。

第三步，将分散液A和分散液B按质量比(10～20):1混合，高速剪切分散，剪切分散速度 控制在6000rpm～12000rpm之间，剪切分散时间15～40min，得到分散液C；

第四步，将分散液C加入四口蒸馏烧瓶，用恒压漏斗滴加反应剂，滴加过程中持续搅拌， 搅拌速率控制在1500～2500r/min，反应温度控制在45～70℃，反应时间为4～6h；得到胶囊分 散液D；

第五步，采用去离子水超声清洗胶囊分散液D清洗1-5遍，离心、干燥，得到有机无机 杂化纳米胶囊。