[发明专利]一种室温下可多次自修复的微胶囊、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种室温下可多次自修复的微胶囊、制备方法及应用，采用水包油乳液原位聚合的方法制备以含有可逆硼酸酯键的硅氧烷偶联剂为囊芯，以脲醛树脂为囊壁的微胶囊，与以二羟基聚二甲基硅氧烷、粘合促进剂和催化剂为囊芯，以脲醛树脂为囊壁的微胶囊共同使用。利用微胶囊的特点和可逆硼酸酯键的性质，本发明有效改善高分子材料性能，达到可快速修复以及可多次重复修复微裂纹，防止微裂纹扩散造成材料宏观损坏的效果，极大延长材料的使用寿命，进而广泛应用于汽车面漆、汽车底漆、智能家居漆、智能家居零件，电子电气密封胶等领域。

技术领域

本发明属于室温自修复材料领域，具体涉及室温下可多次自修复的微胶囊、制备方法及应用。

背景技术

高分子材料由于其较为优异的性能，现在已经成为生活工业军事等领域不可或缺的一类材料。然而由于高分子材料的强度相对金属陶瓷等材料较小，如何延长高分子材料的使用寿命成为人们所关注的问题。制备可自修复材料是延长材料使用寿命比较有效的途径，现已受到越来越多的关注。

材料中外加微胶囊是制备可自修复材料比较普遍的方法，可以比较快速产生修复效果。在微胶囊的研究工作中，王巍等(微裂纹自修复微胶囊及其制备方法，中国专利，公开号CN102702838A)制备了一种以异氰酸酯类衍生物为囊芯，以含扩链剂的脲醛树脂为囊壁，不需要添加额外的修复催化剂或引发剂，而能实现完全自动修复功能的微胶囊，解决了囊芯材料流入裂缝后与催化剂或引发剂接触概率小的问题。高宏等(一种基于巯基-烯点击加成反应制备自修复材料的方法，中国专利，公开号CN109081919A)将聚硫橡胶、丙烯酸酯类单体、引发剂或催化剂和自修复促进剂依次混合均匀得到预聚物，再以与引发剂或催化剂相对应的固化方式进行固化得到自修复材料，该方法简单、高效，制得的自修复材料具有较好的柔韧性。然而一般微胶囊只能单次修复，无法达到重复修复材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种室温下可多次自修复的微胶囊、制备方法及应用，解决了上述背景技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种室温下可多次自修复的微胶囊，包括第一微胶囊和第二微胶囊；

所述第一微胶囊的囊壁为脲醛树脂，囊芯为双丙基硫丙基醚硼酸酯甲基二甲氧基硅氧烷、催化剂和粘合促进剂，其中双丙基硫丙基醚硼酸酯甲基二甲氧基硅氧烷、催化剂和粘合促进剂质量比为1：0.005～0.015：0.002～0.005；

所述第二微胶囊的囊壁为脲醛树脂，囊芯为二羟基聚二甲基硅氧烷、催化剂和粘合促进剂，其中二羟基聚二甲基硅氧烷、催化剂和粘合促进剂质量比为1：0.005～0.015：0.002～0.005；

所述第一微胶囊和第二微胶囊的囊壁和囊芯的质量比为1：2.5～5。

所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡，所述粘合促进剂为甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷或双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]胺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：提供了一种室温下可多次自修复的微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

一)可逆硼酸酯键的硅氧烷偶联剂的制备：通过硼酸与3-烯丙氧基-1,2-丙二醇反应和硫醇-烯点击化学反应得到双丙基硫丙基醚硼酸酯甲基二甲氧基硅氧烷；双丙基硫丙基醚硼酸酯甲基二甲氧基硅氧烷具有可逆共价键，其和非共价键在一定的条件下可以进行键交换，利用这一性质制备可多次自修复材料，以达到可快速修复以及可多次重复修复微裂纹，防止微裂纹扩散造成材料宏观损坏，延长材料的使用寿命。

所述双丙基硫丙基醚硼酸酯甲基二甲氧基硅氧烷的合成路线具体如下：