[发明专利]热触发微胶囊、包含其的智能自润滑复合材料及制备方法

说明书

本发明提出一种内含热触发微胶囊智能自润滑复合材料，所包含的热触发微胶囊随温度场的连续变化可实现微胶囊在特定温度范围内的有效刺激响应与芯材活性润滑介质的快速释放，且无需复杂外加配套装置。同时，将所制微胶囊应用于自润滑复合材料的制备，微胶囊在特定加热温度条件或摩擦过程中破裂，释放活性润滑介质形成良好润滑特性油膜，明显提高复合材料的自润滑效率。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种内含热触发微胶囊智能自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

聚合物基复合材料具有热性能优异、比模量高、化学稳定性好、易加工成型等良好特性，广泛应用于建筑、航天、机械等领域。但其作为轴承、齿轮等材料使用时，在外部机械力和摩擦力的相互作用下容易润滑失效、摩擦磨损加剧而导致材料服役期限下降，因此对聚合物基复合材料的减摩耐磨性能提出了更高的要求。通常采用添加润滑剂的方式来提高润滑性能，减小摩擦和改善耐磨性。其中，液体润滑剂可明显改善润滑状态，降低摩擦磨损，但液体润滑剂与聚合物基体分子亲和性较差而导致微观相分离结构，造成聚合物基体的机械与加工性能大大降低，制约了其应用范围。近年来，将液体润滑剂微胶囊化包覆，有效解决微观相分离问题的同时可明显改善复合材料的摩擦性能，且最大限度保持材料的机械与加工性能，已逐渐成为材料学者的研究热点。

智能微胶囊复合材料是指在外界刺激下微胶囊能迅速响应而持续释放所含活性润滑剂或修复剂，进而实现材料的自润滑或自修复功能。目前已有多种不同物理或化学方法被提出以刺激微胶囊响应而释放芯材活性物质，其中以机械和电磁刺激触发最为普遍。机械触发微胶囊破裂主要由于外部压力引发微胶囊囊壁物理损伤与机械破裂，从而使内含芯材物质释放，与外部环境物质或催化剂接触发生反应而生成最终产物。电磁触发主要通过外加高频交变磁场变化引发微胶囊囊壁中磁性粒子的磁热效应或快速旋转摆动引发囊壁分子排布发生变化，实现微胶囊芯材物质的释放。机械或电磁触发通常存在以下缺陷：(1)机械触发无法实现选择性微胶囊破裂且破裂释放效率比较低，当基体中裂纹应力较小时，无法有效触发微胶囊的破裂；(2)电磁触发常需要复杂的特殊装置以提供高频交变磁场，且电磁触发通常也是伴随着温度变化而产生释放作用。而传统的热触发微胶囊的热响应温度一般在100℃以上或50℃以下，在50-100℃范围内的热刺激触发微胶囊研究较少，限制了其应用场景。

发明内容

针对现有机械或电磁触发微胶囊材料存在的不足，提供一种热触发微胶囊及其智能自润滑复合材料的制备方法，采用热刺激触发与机械或电磁触发方法的不同之处在于其温度场可以连续变化，实现微胶囊在50-100℃特定温度范围内的有效响应与快速释放，且无需复杂外加特殊装置，扩展了自润滑复合材料在该应用场景下的热触发应用。

基于此，本发明提供一种热触发微胶囊，其包括润滑剂、聚合物和表面活性剂。

其中，使用的聚合物为微胶囊壁材，由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、、聚丁二酸乙二醇酯、聚醋酸乙烯酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或多种组成。

其中，润滑剂为微胶囊芯材，由聚α烯烃合成油、亚麻籽油、环氧大豆油、石蜡油、桐油、硅油、白油中的一种或多种组成。

其中，表面活性剂为阿拉伯胶、聚乙烯醇、明胶、黄原胶、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温80、OP-10中的一种或多种。

其中，所述热触发微胶囊的粒径为0.5-300μm，微胶囊壁厚0.1-3μm，具有50-100℃温度范围内热刺激响应释放特性。

制备方法如下：

第一步，第一溶液的制备，分别称取一定量的润滑剂和聚合物，将其加入到盛有一定量有机溶剂的密闭玻璃容器中搅拌均匀，获得第一溶液；

第二步，第二溶液的制备，称取一定量表面活性剂溶于去离子水中；