[发明专利]一种自修复微胶囊及其制备方法、自修复玄武岩纤维及其制备方法

说明书

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种自修复微胶囊及其制备方法、自修复玄武岩纤维及其制备方法。本发明提供的自修复微胶囊包括环氧树脂囊芯和依次包覆在所述环氧树脂囊芯表面的三聚氰胺‑尿素‑甲醛共聚物囊壁层、固化剂层和三聚氰胺‑尿素‑甲醛共聚物层。本发明所述自修复微胶囊可以牢固负载在玄武岩纤维的表面，当玄武岩纤维受到破坏时，具有双层结构的自修复微胶囊会因裂纹扩展而破裂，自修复微胶囊流出的修复剂(环氧树脂)和固化剂会聚合反应生成网络大分子，修复裂纹，从而有利于玄武岩纤维的性能得到修复。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种自修复微胶囊及其制备方法、自修复玄武岩纤维及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。玄武岩纤维具备的优良物理化学性能使它能够顺利的进入目前由碳纤维和玻璃纤维主导的市场。在国外对玄武岩纤维的应用的研究已非常广泛，综合性能优异的玄武岩纤维及其复合材料可用于航空航天工程、军工项目、汽车制造行业、冶金行业、建筑行业等领域，如作为隔音材料、阻燃材料、隧道内壁材料、防弹衣原料和雷达天线罩材料等。

玄武岩纤维的断裂伸长率比碳纤维、芳纶纤维的稍大，与S-玻璃纤维相当，是典型的脆性材料，断裂伸长率较小。在对玄武岩纤维的混合梳理过程中，玄武岩纤维丝束被针布梳理成细小的丝束，甚至单丝形式，在该工艺流程中，单丝会受到许多摩擦损伤，如发生在单丝与单丝之间、单丝与空气之间、单丝与绕丝筒之间，这些损伤会在单丝的表面形成微裂纹；而且扭折、弯曲和摩擦也会使得玄武岩纤维表面出现微裂纹，造成致命损伤。这些微裂纹不利于玄武岩纤维的综合性能保证和使用价值的充分利用。

目前，国内外普遍采用在纤维表面涂覆高分子材料的方法来弥补玄武岩纤维易损伤的缺陷，该方法操作简单，可有效预防微裂纹的产生；但一旦玄武岩纤维上产生了微裂纹，微裂纹不能修复且不可逆，微裂纹扩展致使纤维被破坏得越来越严重。因此，有必要从根本上减少微裂纹的产生并解决由微裂纹引发的一系列影响。由此，考虑借鉴模仿生物体的自修复性能，利用微胶囊修复玄武岩纤维表面的损伤，但考虑到玄武岩纤维的表面光滑，表面积比较小，可供修复液和固化剂的接触面积过小，难以在玄武岩纤维表面良好接触并牢固负载对玄武岩纤维破碎有修复作用的修复液和固化剂。因此，如何制备可以用于玄武岩纤维修复的微胶囊并且如何负载到玄武岩纤维的表面成为本领域的一大技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自修复微胶囊及其制备方法、自修复玄武岩纤维及其制备方法。本发明提供的自修复微胶囊具有稳定的双层结构，可以高效覆盖玄武岩纤维表面的裂纹，连接玄武岩纤维以实现修复目的；制备方法简单可行。本发明还提供了自修复玄武岩纤维的制备方法，解决了将自修复微胶囊牢固负载于玄武岩纤维的技术难题。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种自修复微胶囊，包括环氧树脂囊芯和依次包覆在所述环氧树脂囊芯表面的三聚氰胺-尿素-甲醛共聚物囊壁层、固化剂层和三聚氰胺-尿素-甲醛共聚物层。

本发明还提供了上述技术方案所述自修复微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)将尿素、三聚氰胺和甲醛混合，进行乳化反应，得到预聚体溶液；

(2)将环氧树脂、稀释剂和乳化剂混合，依次进行乳化反应和消泡处理，得到芯材乳液；

(3)将所述预聚体溶液与所述芯材乳液混合，依次进行乳化反应和pH值调节处理，得到液态微胶囊颗粒；对所述液态微胶囊颗粒依次进行固化、过滤、洗涤和干燥处理，得到单层微胶囊；

(4)提供含分散剂和固化剂的固化剂悬浮液；