[发明专利]一种磁性自修复微胶囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性自修复微胶囊的制备方法，属于微胶囊制备技术领域。

背景技术

21世纪以来，航空航天等高新技术领域逐渐用热固性树脂基高分子材料替代传统的金属材料，以减轻器材的重量，提高其耐热、耐磨以及加工性能。但是，这些热固性树脂基高分子材料在外界环境影响下，其聚合物分子链有可能发生断裂而从材料内部产生微裂纹，如不及时处理，这些微裂纹很快就会扩展为宏观裂缝，破坏材料的整体结构，缩短其使用寿命。因此，通过赋予高分子材料自修复功能来实现材料内部微裂纹的自愈合，具有重要的研究意义和实用价值。目前，自修复高分子材料主要分为本征型自修复材料和外援型自修复材料两大类。前者的自修复效果主要通过聚合物材料内部的可逆反应来实现，后者是通过在材料内部包埋或分散一些功能性物质来实现自修复。

近年来，相关研究学者试图以潮固化修复剂作为活性芯材，将其包覆起来得到的

潮固化自修复微胶囊不需要搭配催化剂或固化剂微胶囊，微胶囊中释放出来的活性物质在潮湿环境下就可以固化成膜。这种单组分微胶囊简化了自修复体系，使其与实际应用之间的距离进一步缩短。然而在实际应用中，芯材在包封、贮存、应用过程中损失较大，主要体现在水包油（O/W）体系中，芳香族多异氰酸酯固化剂与水或者醇类扩链剂的反应速率较慢，不能及时在水油界面处成膜形成聚脲壳层使油相与水相隔开，水分有可能进入油相和芯材一起被包封起来，所以制备一种在破坏微胶囊材料后，可进行快速固化成膜，减低固化后油相水相混合污染材料内部，完成自修复步骤的微胶囊材料很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前自修复微胶囊材料自修复过程缓慢，无法快速固化形成包覆薄膜结构的缺陷，提供了一种磁性自修复微胶囊的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）取Fe₃O₄颗粒，球磨并过200目筛，得Fe₃O₄粉末并按质量比1:10，将其添加至无水乙醇中，搅拌混合并超声振荡处理，得混合分散液，在氮气气氛下，添加混合分散液质量1％的γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷，搅拌混合并调节pH至6.5，保温反应后，静置、过滤得滤饼，洗涤、干燥制备得改性磁性颗粒；

（2）按重量份数计，分别称量45～50份二甲苯、10～15份E-51环氧树脂、5～10份改性磁性颗粒和6～8份二氨基二苯基甲烷制备三口烧瓶中，搅拌混合并加热，静置冷却至室温后过滤得滤渣，洗涤后真空干燥并球磨，过250目筛制备得磁性固化剂颗粒；

（3）按质量比1:1，将甲醛溶液与三聚氰胺混合，调节pH至8.5～9.5，搅拌混合并加热，静置冷却至室温得预聚合液，按重量份数计，分别称量45～50份预聚合液、10～15份十六烷基三甲基溴化铵、15～20份磁性固化剂颗粒搅拌混合，加热并调节pH至3.5，保温反应后，再次调节pH至7.0，过滤得中和滤饼，洗涤、干燥，制备得磁性自修复微胶囊。

步骤（1）所述的调节pH采用的是质量分数10％醋酸溶液。

步骤（2）所述的加热为在120～130℃下油浴加热2～3h。

步骤（3）所述的甲醛溶液质量分数为40％。

步骤（3）所述的洗涤为分别用去离子水和丙酮依次洗涤3～5次。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明首先通过将硅烷偶联剂水解，由于硅烷偶联剂是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料化学结合的反应基团及与有机质材料化学结合的反应基团，在一定的条件下可以水解生成硅醇，从而与无机物质结合，形成硅氧烷，因此，当把四氧化三铁纳米磁性颗粒分散于水溶液中时，羟基化材料表面，在一定的条件下与硅烷偶联剂水解产生的硅醇发生反应。从而实现牢固的结合，同时改善材料作为填充料与壁材之间的相容性；随后将磁性颗粒负载至固化剂中，经原位乳液聚合，使磁性固化剂颗粒负载至壁材内部形成微胶囊材料，当微胶囊材料发生破裂或机械损坏后，内部包覆的磁性固化剂材料由于磁性颗粒间相互吸引发生团聚，有效提高材料与固化剂接触面积，提高材料固化速率，有效改善材料自修复过程，实现材料快速有效的自修复。

具体实施方式