[发明专利]一种磁性混凝土自愈合胶囊、制备方法及微分装置

说明书

本发明公开了一种磁性混凝土自愈合胶囊，由胶囊壁材和芯材组成，所述胶囊的芯材含有磁性粉体。其制备步骤包括脲甲醛预聚体的合成、芯材乳液的制备和微胶囊化三个步骤，所述芯材乳液的制备步骤中，包括芯材初始乳液的制备和将磁性粉体液与芯材初始乳液混合的步骤。本发明还公开了制备过程中所需的微分装置。本发明解决磁性粉体材料在胶囊制备中存在的分散问题，形成均匀、高分散的溶液，实现自愈合混凝土中胶囊的高性价比、高效能制备，为智能混凝土的制备探索一条新的途径。

技术领域

本发明涉及功能建筑材料领域，具体涉及一种磁性混凝土自愈合胶囊、制备方法及微分装置。

背景技术

混凝土材料因其材料来源广泛、成本较为低廉、施工方便以及耐久性良好等特点，自19世纪以来，在土木工程中得到广泛应用，进入21世纪，随着我国社会的不断进步，以及信息技术、航空航天技术等高技术领域日新月异的发展，人类社会对于混凝土材料性能提出了更高的要求，传统的混凝土已不能满足高强度高性能与多功能性的要求，与此同时，混凝土在使用过程中由于环境的荷载作用、老化、腐蚀以及疲劳效应所导致的结构破坏大大阻碍了混凝土的进一步推广与更广泛使用。传统混凝土不能实现对于结构内部损伤的实时监测预警与自修复，通常在传统工艺中，仅仅是在损伤部位进行外部的加固，只能短暂性延长混凝土的使用期限。这就促使混凝土由仅具有高承载力的单一结构材料向具有高强度高性能、多功能与智能化的方向发展。而智能混凝土作为一种新型的智能材料，是目前混凝土发展方向中最突出的一个领域。

自修复混凝土是一种智能型仿生混凝土，在结构上具有自愈合的特点，依靠其内部所含的具有特殊性质的胶囊，可以修复由于长期的机械作用而导致的内部损失，弥补传统工艺的缺点。众所周知，人类以及动植物在受伤之后，伤口经历一段时间后会自动愈合，正是由于这项生物系统的自我修复特征，启迪人们通过向混凝土中添加复合液态纤维光纤、微胶囊等特殊组分，形成智能愈合系统，当混凝土的结构出现损伤裂缝时，会使微胶囊或者液态纤维光纤破裂释放出内部含有的胶粘剂，不断渗入，与预先搅拌在混凝土中的固化剂或混凝土内部的混凝土水化物发硬，封堵裂缝，从而实现混凝土的自愈合效果。

目前，基于自修复混凝土技术，可以通过对于胶囊内修复剂的掺量与种类进行调整来不断提升裂缝自愈合能力。影响混凝土的自愈合修复效果的主要因素包括：胶囊的种类、掺量、均匀性以及微胶囊与基体材料的匹配性能。这些因素起到确保胶囊能在混凝土出现细小裂缝时即使破裂释放修复剂，以达到修补或者多次修补裂缝的愈合效果。

为了寻找一种能够大幅度提高自修复混凝土效果的胶囊，并确定胶囊的制备比例与方法，本发明设计了一种磁性混凝土自愈合胶囊、制备方法及微分装置，通过在传统的胶囊制备配方中加入磁性粉体的方式，利用磁性粉体能够有效响应外界磁场的特性，为自修复混凝土的制备探索一条新的途径，为实现外界智能化调节修复效果提供了可能，且大大提升了胶囊对于出现损伤的混凝土的修复效率。与此同时，本发明利用微分投加的方式实现磁性粉体的添加，有效解决了传统胶囊制备中均匀性难以保证的问题，降低了胶囊的制备成本。

发明内容

为了解决现有自修复混凝土所存在的问题，本发明提供了一种磁性混凝土自愈合胶囊、制备方法及微分装置，本发明将传统自愈合混凝土的胶囊填充材料和外壁材料做到优化设计后选取合适比例，并通过微分装置将磁性粉体以高均匀性、分散度加入到胶囊之中，为外界调控自愈合混凝土修复效果提供可能。

本发明提供一种磁性混凝土自愈合胶囊，由胶囊壁材和芯材组成，所述胶囊的芯材含有磁性粉体。

本发明还提供一种磁性混凝土自愈合胶囊的制备方法，包括脲甲醛预聚体的合成、芯材乳液的制备和微胶囊化三个步骤，所述芯材乳液的制备步骤中，包括芯材初始乳液的制备和将磁性粉体液与芯材初始乳液混合的步骤。

进一步的，采用微分装置将磁性粉体液以微分喷洒的方式喷洒到芯材初始乳液中进行混合。