[发明专利]一种双壳层环氧树脂微胶囊自修复材料及其制备方法

说明书

本发明属于微胶囊自修复材料制备技术领域，具体涉及涉及一种双壳层环氧树脂微胶囊自修复材料及其制备方法，微胶囊自修复材料采用环氧树脂为修复剂芯材，首先以原位聚合法制备三聚氰胺‑脲素‑甲醛树脂为内层壁材的单壳层微胶囊自修复材料，再通过溶胶‑凝胶法，制备以无机SiO2聚合物为外层壁材的双壳层微胶囊自修复材料；本发明采用氧化石墨烯作为环氧树脂乳化剂，同传统乳化剂相比，具有无毒环保的特性；本发明利用无机SiO2聚合物良好的生物相容性和优良的耐酸碱性能，以其作为外层壁材，提高微胶囊自修复材料和水泥混凝土材料的相容性，使其更好的在水泥混凝土材料中发挥自修复性能。

技术领域

本发明属于微胶囊自修复材料制备技术领域，具体涉及一种双壳层环氧树脂微胶囊自修复材料及其制备方法。

背景技术

混凝土材料是我国基础设施建设中主要的结构材料，但因混凝土材料脆性较大，在长期服役过程中会产生微观裂缝，如果不进行及时修复，便可发展为宏观可见裂缝，影响混凝土材料的结构耐久性。环氧树脂是一类具有良好修复性能的聚合物材料，通过对其微胶囊化，并将其预埋入水泥混凝土材料中，当水泥混凝土材料内部出现裂缝，微胶囊材料会在裂缝产生的应力作用下发生开裂，使修复剂流出，达到对水泥混凝土材料微观裂缝的修复。

目前，通过原位聚合法，利用脲醛树脂或三聚氰胺-甲醛树脂为壁材对环氧树脂进行包覆，可形成具有优良包覆性能的以环氧树脂为芯材的核壳结构微胶囊自修复材料。由于脲醛树脂或三聚氰胺-甲醛树脂聚合物壁材耐酸碱性能较差，使其在水泥混凝土碱性环境中长期存在的稳定性不佳，且有机壁材和水泥基材料存在相容性不良的问题，为其在水泥基材料中长期存在的稳定性带来不利影响。SiO₂ 微胶囊壁材具有良好的生物相容性，优良的耐酸碱性能和化学稳定性，且和水泥基材料具有良好的相容性，是有机微胶囊壁材的良好替代材料。因此，利用无机壁材包覆技术，通过SiO₂壁材对有机壁材微胶囊环氧树脂自修复材料进行二次包覆，可制得和水泥混凝土材料具有良好相容性的微胶囊自修复材料，使其更容易与水泥混凝土材料结合，更有利于发挥环氧树脂微胶囊自修复材料的修复性能。

目前中国专利CN104772086A公开了一种环氧树脂微胶囊及其制备方法；主要以环氧树脂为囊芯原料，以吸附固化剂的无机粒子为囊壁原料，通过将囊芯及囊壁材料分散在水溶液中，在适当条件下，利用囊芯材料对无机粒子的吸附及固化剂引发囊芯表面发生聚合反应，形成以环氧树脂膜及无机粒子为囊壁组分的环氧微胶囊。该微胶囊的制备方法具有产量高、工艺简单、成本低、无溶剂挥发等特点，所合成的微胶囊具有优异的耐热性能，在自修复材料领域具有潜在的价值。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种双层壳环氧树脂微胶囊自修复材料的制备方法，该方法通过原位聚合法，利用三聚氰胺-尿素-甲醛树脂对环氧树脂进行包覆构成核壳结构的环氧树脂微胶囊自修复材料材料，再通过溶胶-凝胶法，将正硅酸四乙酯水解、聚合生成的SiO₂无机聚合物作为外层壁材，制备双壳层环氧树脂微胶囊自修复材料，从而使得制备的环氧树脂微胶囊自修复材料具有更好的耐酸碱性，与无机水泥混凝土材料具有更好的相容性，更好的发挥微胶囊自修复材料在水泥基材料中的修复性能。

针对上述存在的问题，本发明提出了一种双壳层环氧树脂微胶囊自修复材料及其制备方法。本方法采用氧化石墨烯作为环氧树脂乳化剂，氧化石墨烯具有较大的比表面积，结构中含有丰富的含氧亲水基团，其两亲性质使其可用作环氧树脂乳化剂，而传统的环氧树脂乳化剂（如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、Span80、Tween80和硬脂酸甘油酯等），往往具有一定的毒性且难以降解，大量使用会造成较为严重的环境污染问题。因此，本发明利用氧化石墨烯作为环氧树脂乳化剂，在较少的掺量下可达到优良的分散效果，且不会造成环境污染问题。

为了实现上述的目的，通过以下技术方案予以实现：