[發明專利]具有囊芯半充滿結構的脲醛樹脂微膠囊材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110244391.8
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102430371A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 周曉東;王凱輝;范傳杰;林群芳;沈健偉;方立
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及一種脲醛樹脂微膠囊材料及其制備方法，尤其是一種具有囊芯半充滿結構的脲醛樹脂微膠囊材料及其制備方法。

技術背景

微膠囊是一種用天然或合成的高分子成膜材料把分散的固體物質、液滴或氣體完全包覆，使其成為具有核殼結構的微小粒子，以使其具有特殊的功能。自從美國NCR公司利用微膠囊技術制成第一代無碳復寫紙后，微膠囊技術在醫藥、香料香精、防腐、紡織品、顏料、液晶顯示、農藥以及軍事領域取得廣泛應用。隨著微膠囊技術的不斷進步，微膠囊的應用領域也不斷拓展。

近年來，隨著微膠囊在復合材料自修復中的應用，使得合成可應用于樹脂基復合材料微膠囊的研究意義更加突出。特別在阻尼材料領域，由于微膠囊獨特核殼結構，當微膠囊作為填料用于樹脂基體中時，可以通過改變微膠囊囊芯材料的粘度、微膠囊粒徑的大小等來調節復合材料的阻尼性能(塑料科技2010，38(8))。對微膠囊/樹脂復合阻尼材料而言，微膠囊內液體(或氣體)空腔的共振勢必會對材料的阻尼性能產生重大的影響，如能制備出一種具有囊芯半充滿結構的微膠囊，通過調節微膠囊內空腔的大小，有望獲得阻尼性能優異的微膠囊/樹脂復合材料。然而傳統的制備微膠囊的方法只能制備出完全充滿或者中空的微膠囊，如中國專利200910098979.X公開了一種以二氧化硅顆粒、硅烷偶聯劑為原料制備了包裹二氧化硅顆粒的微膠囊，然后在氫氟酸溶液中將內部二氧化硅粒子除去，得到了多腔室的微膠囊。英國專利WO?96/15814公開了利用蛋白質水溶液噴入氣體中，使水溶劑蒸發的方法得到了用于增強超聲波成像的中空微膠囊。對于如何制備一種具有囊芯半充滿結構的微膠囊，目前還未有相關報道。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種具有囊芯半充滿結構脲醛樹脂微膠囊的制備方法。該方法工藝相對簡單，過程可控。制得的微膠囊具有穩定的半充滿結構。

本發明是通過下述技術方案加以實現：首先選取揮發性差異較大的兩種不溶于水的液體作為芯材，在超聲作用下將兩種液體芯材以一定的比例混合均勻。在制備脲醛樹脂微膠囊的過程中，通過控制攪拌速率、乳化劑含量、反應溫度等條件甲醛和尿素通過縮聚反應將混合芯材包覆，制的粒徑分布較小的脲醛樹脂微膠囊。將得到的混合芯材的微膠囊在一定溫度下，使混合芯材中易揮發組分四氯乙烯揮發，得到半充滿結構的微膠囊。同時可以通過控制內部混合芯材的比例得到不同空腔比的半充滿結構微膠囊。一種具有半充滿結構的微膠囊的制備方法，其特征在于包含以下過程：

(1)混合芯材的制備

將一定比例的不同揮發度的兩種有機相溶液在50℃下混合均勻，經過超聲波振蕩30min后，得到均相穩定的有機相溶液，密封保存備用。

(2)微膠囊的制備

室溫下，在反應器中加入一定量(0.2～0.35wt％)的含有表面活性劑的水溶液，攪拌下向其中加入一定量的尿素、和占尿素質量10％～15％的氯化鈉、氯化銨和間苯二酚作為制備微膠囊的水相。用NaOH或HCl溶液將溶液的pH值調至3.5.邊激烈攪拌邊滴加占水相體積10％-30％的混合油相芯材(該油相不溶于水且不與脲醛樹脂壁材互溶)。在一定的攪拌速率下乳化30min后加入甲醛溶液。緩慢升溫至50-60℃，恒溫反應3～4h后結束反應，冷卻、抽濾、干燥即得到自由流動的微膠囊粉末。

(3)半充滿微膠囊的制備

將得到的粉末狀微膠囊在60℃條件下放置120h后，得到穩定結構的半充滿微膠囊方案具體如下：

發明了一種內部為穩定的半充滿空腔結構的脲醛樹脂微膠囊材料。

前述的脲醛樹脂微膠囊材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1選取兩種不同揮發度的液體芯材，使其充分混合為均相；

步驟2在通過尿素和甲醛制備脲醛樹脂壁材過程中，加入步驟1所述的混合芯材，升溫至50～60℃，保溫反應3～4h結束反應，冷卻、抽濾、干燥即得到微膠囊壁材粉末。

進一步，步驟1中所述兩種不同芯材以不同比例混合以得到不同空腔大小的微膠囊，混合體積比比例范圍為0～4。

進一步，步驟1中所述兩種液體芯材經過超聲處理進行均相混合。

進一步，步驟1中所述兩種液體芯材均不于水互溶，且二者之間可互溶為均相溶液。

進一步，所述兩種液體芯材，兩種液體芯材的相對揮發度大于100。

進一步，所述高揮發度的芯材為以下芯材中的一種：四氯乙烯、四氯化碳或丙酮，低揮發度的為以下芯材中的一種：橄欖油、液體石蠟或正十六烷。