[发明专利]一种高芯材含量的海藻酸钙微胶囊

说明书

本发明涉及一种高芯材含量的海藻酸钙微胶囊。所述高芯材含量海藻酸钙微胶囊结构包括聚合物外层、海藻酸钙支架与芯材修复剂。其中，可固化的聚合物树脂为芯材修复剂，填充于海藻酸钙支架相互连通的孔道中；最外层为固化的聚合物树脂层。制备方法是：首先采用锐孔‑凝固浴法制备高芯材含量的初制海藻酸钙微胶囊；再将外层的聚合物树脂固化，从而得到上述结构的高芯材含量海藻酸钙微胶囊。本发明的微胶囊具有吸水性，体积溶胀率可控，聚合物芯材含量65％‑95％，可用于水泥基体裂缝自修复。

技术领域

本发明涉及一种高芯材含量的海藻酸钙微胶囊，属于混凝土裂缝修复技术领域。

背景技术

水泥是一种使用广泛的建筑材料，但其在材料内部易产生微裂纹，而传统的检查维护方法，周期长、效率低且耗资巨大。因此，人们根据仿生原理研究开发了水泥基材料自修复体系，用于自动修复裂纹，延长水泥基材料的使用寿命。

微胶囊自修复技术具有适用性强、成本低、合成工艺便于控制且在水泥基材料中易于均匀分散等优点。其中，海藻酸钙微胶囊是以具有吸水溶胀特性的海藻酸钙为支架、聚合物树脂为芯材的三维网络结构微球。该微胶囊应用于水泥基材料自修复具有独特的优势：当水泥基体产生裂缝时，海藻酸钙微胶囊破裂，释放囊芯修复剂，快速粘接裂缝；当有水渗入水泥基体时，海藻酸钙吸水发生体积膨胀，堵塞裂缝，阻隔携带有害离子的液态水侵入；吸水的海藻酸钙还有助于其周围的水泥颗粒的二次水化，促进水泥基体的自生修复。然而，海藻酸钙微胶囊的高吸水溶胀特性在实际应用中也存在一些问题，如：在水泥拌合过程中吸水溶胀，造成有效水分的降低，影响水泥和易性；微胶囊失水时会发生体积收缩，在硬化水泥基体中造成空隙，损伤基体力学强度及抗渗性能。

通过合理控制海藻酸钙微胶囊的吸水溶胀率，可以降低上述问题带来的不利影响。降低海藻酸钙微胶囊中海藻酸钙壁材的占比，可以降低微胶囊的吸水溶胀率；而且高芯材含量的微胶囊也有利于提高基体裂缝的修复效率。但是，随着芯材含量的提高，部分芯材会渗出到微胶囊表面，造成微胶囊的粘结，难以分散。

针对这一问题，本发明制备一种具有三层结构的高芯材含量海藻酸钙微胶囊，利用固化剂将海藻酸钙微胶囊表面渗出的聚合物树脂薄层固化。固化的聚合物外层一方面解决了高芯材海藻酸钙微胶囊表面粘结的问题；另一方面还可以通过调整外层厚度进一步控制海藻酸钙微胶囊的吸水溶胀率，使其既保持吸水特性又能减少失水收缩造成的界面空隙。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种高芯材含量的海藻酸钙微胶囊，不仅能够提高裂纹自修复效率，还能够减小海藻酸钙微胶囊的吸水溶胀率，降低其对水泥和易性的不利影响，减少界面空隙，提高水泥基材强度。

为实现上述目的，采用技术方案如下：

一种高芯材含量的海藻酸钙微胶囊，微胶囊结构包括芯材修复剂，海藻酸钙支架和聚合物外层。其中，芯材修复剂为可固化的聚合物树脂，填充于海藻酸钙支架孔道中；外层为固化的聚合物树脂；所述海藻酸钙支架存在连通的孔道。

所述微胶囊的粒径为0.3-3mm。

所述微胶囊聚合物外层(3)的厚度为20-300μm。

所述可固化的聚合物树脂为环氧树脂，氟碳树脂，有机硅树脂，脲醛树脂，酚醛树脂，不饱和聚酯树脂中的其中一种或几种，优选环氧树脂。

上述高芯材含量的海藻酸钙微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)初制海藻酸钙微胶囊表面的聚合物树脂与固化剂发生交联固化反应，进行一次固化，固化的聚合物树脂形成微胶囊外层；固化温度为0-60℃，固化时间为5-40min；

(2)烘干步骤(1)所得的微胶囊，从而得到高芯材含量的海藻酸钙微胶囊；