[发明专利]采用硫醇-异氰酸酯点击化学反应制备异氰酸酯微胶囊的方法

说明书

本发明涉及一种采用硫醇‑异氰酸酯点击化学反应制备异氰酸酯微胶囊的方法，利用芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯的活性差异与，以及与硫醇反应活性的差异，采用胺催化硫醇‑异氰酸酯点击化学，使用活性较高的芳香族异氰酸酯对活性较低的脂肪族异氰酸酯进行包封，制备自修复微胶囊。解决了现有技术中异氰酸酯是防腐蚀涂层中的单组分修复剂，然后其难以包覆的问题。以点击化学的优势，巧妙利用活性差异进行完成了包覆。该方法提供了一种新的制备异氰酸酯微胶囊的方法，对自修复复合材料意义重大。

技术领域

本发明属于微胶囊的制备方法，涉及一种硫醇-异氰酸酯点击化学反应制备异氰酸酯微胶囊的方法，具体涉及采用胺催化硫醇/异氰酸酯点击法，使用活性较高的芳香族异氰酸酯对活性较低的脂肪族异氰酸酯进行包封，制备自修复微胶囊。

背景技术

科研工作者模仿生物体的自修复功能设计了自修复材料，自修复材料是指材料具有受到损伤后能够自我愈合损伤的功能。目前，自修复材料逐步在各个行业领域进行探索性应用(如：船舶、潜艇，航天飞行器的防护涂层)。微胶囊型自修复材料，即把含有活性修复剂的微胶囊预先埋植于聚合物材料体中实现对基体裂纹的修复。该方法相比其他外援型自修复材料的方法，操作简单、制备技术成熟；此外，对比本征型自修复材料，微胶囊型自修复材料无需改变材料结构，对材料性能影响小。传统制备微胶囊的方法如原位聚合、界面聚合、溶剂挥发法，以及需要特殊设备的微流体、静电喷雾法，主要存在以下缺点：1制备工艺复杂，流程长、能耗大；2需要搭建专门的设备，成本高。另外，异氰酸酯是防腐蚀涂层中的单组分修复剂，其难以包覆。

现有包覆异氰酸酯的方法主要有异氰酸酯预聚体和醇或胺进行界面缩聚反应制备异氰酸酯微胶囊的方法，但上述反应均需加热、且反应时间较长。本发明将快速、高效的硫醇-点击反应引入异氰酸酯包覆领域，提出利用异氰酸酯活性的差异，通过硫醇、高活性异氰酸酯反应将低活性异氰酸酯进行包覆的方法，该方法无需外界能量(加热、UV等)，仅在20min内即可完成。为异氰酸酯的简单、高效、绿色包覆提供了一种新方法。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种采用硫醇-异氰酸酯点击化学反应制备异氰酸酯微胶囊的方法。

技术方案

一种采用硫醇-异氰酸酯点击化学反应制备异氰酸酯微胶囊的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将表面活性剂与蒸馏水配置成的水溶液作为水相；所述表面活性剂与蒸馏水的质量百分比为0.2wt.％～5wt.％；

步骤2：将硫醇、异氰酸酯A与异氰酸酯B混合作为油相；其中：硫醇与异氰酸酯A的官能团摩尔比为1︰1，质量比为1.27～2.29︰1，异氰酸酯B与壳层单体质量比为0.56～4︰1；

所述壳层单体为硫醇和异氰酸酯A；

所述异氰酸酯A为甲苯二异氰酸酯TDI或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI；

所述异氰酸酯B为反应活性低于异氰酸酯A的异弗尔酮二异氰酸酯IPDI或六亚甲基二异氰酸酯HDI；

步骤3：将油相缓慢加入水相中，搅拌乳化10～30min，形成稳定乳液，随即加入1～3mL三乙胺，反应1～20min后，得到包覆异氰酸酯B的微胶囊；所述油相与水相的质量比为1︰2～8；

步骤4：将步骤3中得到的包覆异氰酸酯B的微胶囊采用蒸馏水清洗并过滤、置于空气中干燥后得到干燥的包覆修复剂的微胶囊。

所述步骤3的搅拌乳化采用机械时的转速为500～3000rpm。

所述步骤4中的蒸馏水清洗三次。

所述表面活性剂为聚乙烯醇PVA、十二烷基硫酸钠SDS或十二烷基苯磺酸钠SDBS中至少一种或两种按任意比例混合。