[发明专利]高强度脲醛树脂微胶囊及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于精细化工和微胶囊技术领域，特别涉及一种高强度脲醛树脂微胶囊及其制备方法。

二、背景技术

将分散性的固体、液体、气体或其混合物（芯材或囊芯）包裹在天然的或合成的高分子材料或无机材料（壁材或囊壁）中形成的具有“核-壳”结构的微小容器，称为微胶囊。微胶囊技术始于20世纪30年代，开始广泛应用于生产却是在1953年美国NCR公司制备出含油明胶微胶囊并将其用于无碳复写纸之后。由于微胶囊制品在活性组分的隔离保护、缓释、及靶向药物等方面有着明显的特色，因而从其问世以来就备受人们的关注。作为一种具有优异性能的商品化手段，微胶囊技术已被广泛的应用于食品、医药、饲料、农药、涂料、油墨、纺织染整、催化剂、粘合剂、洗涤剂、化妆品、感光材料等领域。近年来，微胶囊技术在相变材料、自修复材料、液晶显示、电泳显示等复合材料领域的应用，为微胶囊技术的发展提供了更为广阔的应用前景。

脲醛树脂成本低廉，合成条件简单，是用来制备微胶囊的常用壁材之一。然而脲醛树脂耐水性、耐老化性差，固化时收缩率高，易产生内应力而引起破裂，用其作原料制备的微胶囊在干燥和涂布的过程中容易坍塌变形和破裂。而且，由于脲醛树脂并非均匀连续的高聚物结构，由其制备的微胶囊，囊壁上存在微孔，导致微胶囊的密封性较差，不利于内部芯材的储存。

通常可采用对脲醛树脂进行改性、制备双层或多层微胶囊的方法以提高脲醛树脂微胶囊的密封性和抗坍塌性能，但是这些方法制备工艺复杂，制备过程也难以控制。

三、发明内容

技术问题：

本发明的目的在于提供一种能够提高胶囊囊壁机械强度的高强度脲醛树脂微胶囊及其制备方法。解决脲醛树脂微胶囊密封性差、干燥后易坍塌、易破损的缺陷，同时解决制备工艺复杂、难以控制，反应条件苛刻的难点。

技术方案：

本发明所述的一种高强度脲醛树脂微胶囊，该胶囊的壁材为掺杂有壁材质量的2%~7%的无机纳米粒子的脲醛树脂，所述的无机纳米粒子是粒径为10~50nm的纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。

本发明所述的高强度脲醛树脂微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

1）    将尿素与甲醛按照摩尔比1:1.75混合，调节其pH值至8.5~9.0，70℃~75℃下恒温搅拌1小时，冷却至室温，加入蒸馏水稀释，即得到质量浓度为35%~60%的澄清透明的脲醛预聚体溶液，

2）    取10~20mL步骤1）得到的脲醛预聚体溶液，调节其pH值至4.0~4.2，23℃~26℃反应1小时，即得水溶性脲醛树脂，

3）    将无机纳米粒子分散于油相中配制成质量百分数为0.04%~0.2%的无机粒子分散液，向步骤2）得到的水溶性脲醛树脂中加入40mL含有系统改性剂的去离子水且系统改性剂占系统改性剂与去离子水总质量的7.3%，搅拌下再滴加4.5ml已配制好的无机粒子分散液，形成乳液后调节其pH值至3.0~3.5，23~26℃反应1小时后加入0.3~3g固化剂，升温至45~50℃，保温反应2小时结束反应，冷却，抽滤，干燥即得到壁材中掺杂有无机纳米粒子的脲醛树脂微胶囊。

本发明所使用的无机纳米粒子为粒径为10~50nm的纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。

本发明所使用的油相为环己烷、四氯乙烯或两者的混合物。

本发明所使用的系统改性剂为氯化钠、明胶和间苯二酚，其质量比为80:2.4:1。

本发明所使用的固化剂为氯化铵。

本发明所述方法是在油相中分散有无机纳米粒子，由于其表面亲水性，无机粒子会向油水界面迁移，在脲醛树脂原位聚合的同时，无机纳米粒子会因与脲醛树脂表面的活性基团之间形成氢键、范德华力以及发生键合等相互作用，而被嵌入到微胶囊的囊壁之中，从而提高了微胶囊囊壁的机械强度。同时，无机纳米粒子的引入，可有效减少微胶囊表面微孔的数量，从而改善微胶囊壁的致密性，提高微胶囊内芯材的储存稳定性。

    有益效果：

按照上述技术方案进行反应：反应条件温和，制备工艺相对简单，易控制；制备得到的掺杂有无机纳米粒子的微胶囊形状规则、表面光滑、干燥后不破损、不坍塌、具有优异的密封性能。