[发明专利]一种环氧树脂微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微胶囊材料制备领域，具体涉及一种环氧树脂微胶囊及其制备方法。

背景技术

微胶囊是由壁材和芯材两相复合而成的一种微小粒子。由于微胶囊具有特殊结构，可以保护囊芯物质不受外界环境如温度、紫外线、湿度等的影响，因此被广泛应用于医药、食品、农药、涂料、催化剂等多种工业领域中。近年来，含有修复剂的微胶囊在聚合物基材料自修复领域得到了广泛关注。将这种含有修复剂的微胶囊加入到聚合物基材料中，不但可以修复材料内部损伤，在一定程度上还可以增韧材料。

大量的文献已指出环氧树脂是一类非常有效的修复剂，其可在不同温度下，选择不同种类的胺类、酸酐类等固化剂引发其发生聚合反应，产物粘结性高；而且，环氧树脂一般具有较高的热分解温度（＞250℃），用其做囊芯材料可以满足微胶囊在高性能聚合物基材料的应用要求。

目前，文献报道的可用于聚合物基材料自修复微胶囊主要包括以环氧树脂、双环戊二烯等为囊芯，以三聚氰胺-甲醛、脲-甲醛及三聚氰胺-脲-甲醛等为囊壁的微胶囊，这些微胶囊由于囊壁材料低的耐热性导致材料热性能降低或不能适应高性能聚合物材料高温处理工艺，这一劣势大大限制了微胶囊在材料中的应用。因此，获得高耐热性的可用于实现材料自修复功能的、同时维持或改善材料热性能的微胶囊，这对于促进含修复剂的微胶囊在材料特别是高性能材料的应用，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种环氧树脂微胶囊的制备方法，得到以环氧树脂为囊芯原料，以吸附固化剂的无机粒子为主要囊壁原料的环氧树脂微胶囊，其具有优异的耐热性能，有效地解决了现有微胶囊自修复材料低的耐热性的缺陷；有利于促进含修复剂的微胶囊在材料特别是高性能材料中的应用，在自修复材料领域具有潜在的价值。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种环氧树脂微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1) 将环氧树脂加入含有表面活性剂的水溶液中，于50～70℃搅拌，得到含球形环氧粒子乳液体系；

(2) 将介孔氧化硅、纳米氮化硼与固化剂混合，然后加入水中，搅拌、超声处理得到混合液；

(3) 将步骤(2)的混合液加入步骤(1)的乳液体系中，搅拌，得到微胶囊悬浮液；

(4) 步骤(3)的微胶囊悬浮液经水洗、过滤、干燥即得到所述环氧树脂微胶囊。

上述技术方案中，所述环氧树脂、纳米氮化硼、介孔氧化硅、固化剂、表面活性剂的质量比为10∶（1～1.5）∶（0.5～1.5）∶（2～10）∶（0.5～3）。水为分散反应介质，用量优选为环氧树脂质量的50～70倍。

上述的技术方案中，所述介孔氧化硅为不同结构种类的介孔氧化硅，孔径为2nm～9nm，粒径为20～100nm。如比表面积为500～800m²/g、二维孔道、六方介孔的孔径为7～9nm的介孔氧化硅（UC-S-1）；比表面积为700m²/g、三维孔道、立方介孔的孔径为6nm的介孔氧化硅（UC-S-3）；比表面积为1300m²/g、二维孔道、六方介孔的孔径为2nm的介孔氧化硅（UC-S-6）。

上述的技术方案中，所述纳米氮化硼为六方型纳米氮化硼，平均粒径为50nm，比表面积为43.6m²/g。

本发明首次将介孔氧化硅与纳米氮化硼引入环氧树脂微胶囊，对有机组分的结构与性能具有极强的可调性，获得了强度高、热传导高、热膨胀系数低、高温性能稳定、耐热性能优异和尺寸稳定性高的产品。

上述的技术方案中，所述环氧树脂为不同环氧当量的双酚A型环氧树脂（如环氧当量为450～560g/eq、455～500g/eq、455～556g/eq的双酚A型环氧树脂）、酚醛型环氧树脂（如环氧当量≤200g/eq、环氧当量≤250g/eq的酚醛型环氧树、邻甲酚型环氧树脂（如环氧当量为200～233g/eq、208～250g/eq的邻甲酚型环氧树脂）、含溴环氧树脂（如环氧当量为385～435g/eq、480～520g/eq的含溴环氧树脂）、双酚S型环氧树脂（如环氧当量为300g/eq的双酚S型环氧树脂）、氨基环氧树脂（如环氧当量为110～140g/eq的4,4ˊ-二氨基二苯甲烷环氧树脂）。

上述的技术方案中，所述固化剂为胺类及改性胺类固化剂，如商品型号为HTW-208、FS-2及FS-5B的胺类固化剂；乙二胺；二乙烯三胺；三乙烯四胺；四乙烯五胺。