[实用新型]一种自修复微胶囊

说明书

本实用新型提供一种自修复微胶囊，其由内至外依次为内胶囊层、外胶囊层和功能胶囊层；内胶囊层由内至外依次为温敏型钌卡宾配合物囊芯和内胶囊壁层；外胶囊层由内至外依次为双环戊二烯基质层和外胶囊壁层；功能胶囊层由内至外依次为功能填料层和表层囊壁层；温敏型钌卡宾配合物囊芯与自修复微胶囊的直径的比为1:5～1:200；各囊壁层由脲醛树脂，或脲醛树脂与聚乙二醇共混固化而成，常态阻隔性好贮存期长，在65℃以上的修复作业窗口，具有熔孔效应，修复速度快，反应活性高。本实用新型的自修复微胶囊，存储期可达3～5年，且具备较高的修复效率，且功能胶囊层提高了自修复微胶囊的多样性和适用性。

技术领域

本实用新型涉及一种自修复微胶囊。

背景技术

聚双环戊二烯(PDCPD)树脂以石油化工副产物C5为原料制得，采用高效催化剂开环易位聚合可形成立体交联体型结构，该类制品兼具热塑性塑料优异的韧性与抗冲击性能，和热固性塑料突出的刚性和机械强度，而且具有良好的耐酸碱腐蚀性、耐低温性，成本低廉，制造工艺简单。近年来，聚双环戊二烯树脂在轻量化汽车、工程机械、氯碱工业、家装卫浴等诸多领域的应用取得了长足的发展。然而，PDCPD作为一款热固性树脂材料，其固化反应过程不可逆，所得产品具有不熔的属性。当PDCPD树脂制得的塑料或复合材料制品在使用过程中，发生微小损伤或裂纹时，难以及时便捷的修复，较低的损伤容限严重制约了PDCPD产品的应用发展。

自修复微胶囊技术为PDCPD等塑料及其复合材料的损伤修复与使用寿命延长提供了高效可行的解决方案。该类技术主要可分为化学法、物理化学法和物理法。其中，化学法主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子成膜材料并将囊芯包覆。物理化学法是通过改变条件如温度、PH值、加入电解质等使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将囊芯包覆形成微胶囊。物理法主要是利用物理和机械原理的方法合成微胶囊。不同的合成方法制得的微胶囊性能差别很大，应用于不同的领域。在上述三大类方法中，物理方法需要较复杂的设备，投资较大，而化学方法和物理化学方法一般通过反应釜即可进行，因此应用较多。

原位聚合法合成微胶囊作为物理化学方法制备微胶囊的典型应用技术，具有产率高、成本低等优势，取得了较广泛的应用拓展。在其制备过程中，囊芯在机械搅拌作用下被分散成细粒，在形成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，一般在水中要加入表面活性剂做乳化分散剂。反应单体(或单体混合物、低聚合度的预聚体)和催化剂全部位于囊芯的内部或外部，并且要求单体是可溶的。在聚合反应过程中，生成不可溶的聚合物，析出沉积到囊芯的表面成膜，形成微胶囊。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制备微胶囊。原位聚合法制备的微胶囊具有粒子尺寸、囊壁厚度等易于控制，工艺简单、成本低廉，易工业化的特点，但反应时间较长，一般需要催化剂。

近年来，随着PDCPD树脂及其复合材料应用技术的发展，其自修复改性添加剂的需求应运而生，而由于材料种类和属性的差异，原有的自修复微胶囊体系，如环氧等不能较好的对PDCPD基体的微裂纹和损伤进行牢固结合的修复。如何开发出适用于PDCPD树脂及其复合材料的自修复微胶囊产品，成为该领域研究的热点方向。

在CN103301789A中，公布了一种以酚醛树脂为壁材用于自修复材料的微胶囊制备方法，其制备的PDCPD自修复微胶囊存在储存期短、修复可控性差等缺陷，难以满足应用端实际需求。在CN104014288A中，公布了一种用于橡胶材料的微胶囊制备方法，采用脲醛树脂分别包裹DCPD和固化剂，制备树脂原液与固化剂相分离的两种微胶囊，混合使用以提高产品的贮存期，但此类方法存在修复效率低、操作难度大等问题。

现有的自修复微胶囊，主要采用环氧树脂等聚合物体系为囊芯，修复使用时，存在固化时间长、工艺难度大、原材料成本高、存储期较短等缺点，难以实现产业化应用推广。更为困难的是现有技术路线制备的单层PDCPD自修复微胶囊结构，DCPD原液与催化剂混合则较早反应，有效期多在3个月以内；将催化剂与DCPD树脂原液分离在两个胶囊中，则严重制约了修复效率的提高。因此，如何提高潜伏微胶囊的存储期和修复效率，成为其产业化应用的关键。

实用新型内容