[发明专利]内修外固型多孔氮化硼-聚脲基双壁自修复微胶囊及其制备方法

说明书

针对现有技术中自修复体系所存在的问题，本发明提供了内修外固型多孔氮化硼(BN)‑聚脲基双壁自修复微胶囊及其制备方法。内修外固型多孔氮化硼‑聚脲基双壁自修复微胶囊，包括内层囊壁和外层囊壁。所述内层囊壁包覆预聚物乳液，所述外层囊壁包覆胺基扩链剂‑BN乳液；所述内层囊壁聚脲由内层囊壁包覆的预聚物乳液与水反应得到，所述外层囊壁聚脲由少量预聚物乳液与外层囊壁包覆的胺基扩链剂乳液反应得到，所述外层囊壁聚脲中分散BN。本发明所述的双壁微胶囊体系引入氮化硼，将其作为填充材料和分散材料，不但解决了修复剂和固化剂接触率偏低的问题，而且实现了对裂纹更好的快速响应，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明属于有机复合材料领域，涉及一种自修复材料，具体涉及一种内修外固型多孔氮化硼(BN)--聚脲基双壁自修复微胶囊及其制备方法，应用于建筑防灾减灾、涂层防护修复等工程领域。

背景技术

随着社会的不断发展，建筑行业也发展迅速，各种高楼大厦、桥梁道路陆续掘地而起。混凝土因其来源广泛、抗压强度高、易施工以及耐久性较高等优异性能而被广泛应用于建筑领域。然而混凝土结构在使用寿命期间极易发生裂纹。随着荷载的变化和时间的推移，裂纹逐渐会扩展成裂缝，甚至延展至表面导致混凝土材料开裂。在形成贯通裂缝后，混凝土容易遭受外界环境和各种有害因素的侵蚀和破坏，如钢筋锈蚀、碳化、氯离子侵蚀和硫酸盐侵蚀等，最终导致混凝土材料的开裂、破坏，严重影响混凝土材料的耐久性，甚至可能造成突发性建筑破坏造成无法挽回的人财损失。与之相似，涂层作为最常用的防护材料已被广泛的应用于基础设施、航空航天、汽车制造等领域。然而，涂层在服役的过程中容易受到外界因素的影响造成其内部化学结构产生变化，造成不同尺寸微裂纹和局部损伤并使涂层的力学性能大幅下降，涂层内部微裂纹不断地产生与汇集最终导致涂层剥落使其无法实现对基材有效的保护。由于这些微裂纹损伤难以通过肉眼发觉，故常规修复方法往往难以达到理想的效果。因此，微观裂缝对材料服役性能的影响已越来越受到广泛的关注和重视。传统的修复技术方法主要包括表面修补法、局部修补法和灌浆法，这些方法均是对表面裂纹和局部裂纹进行修补，无法实现对基体内部微裂纹的修复，治标不治本，修复材料无法抵御海洋环境的侵蚀，且较难有效控制裂纹的再生。

2001年，White等人首次在自然科学杂志上发表了一篇关于聚合物自修复技术的文章，使得自修复技术被广泛应用。在这一技术背景下，研究者们开始通过仿生自修复的原理来实现主动模式对混凝土结构进行自修复的研究。当混凝土结构出现裂纹时，在微裂纹的作用下借助毛细管力迫使添加物破裂释放修复剂并进入裂缝，修复并阻止裂缝的进一步生长，从而在混凝土内部形成主动式修复网络系统。微胶囊自修复技术作为一种自修复混凝土材料结构重要组成部分，在今后的土木工程建设以及修复等许多方面有很大的应用前景。该方法无需额外的人工的监测以及表面维修所需的高额费用，延长混凝土结构寿命的同时也节省部分建筑材料运行开支。