[發(fā)明專利]一種光致自修復(fù)微膠囊的合成方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610002216.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105536657A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉華;卞直兵;宋立英;戴海雄;王巍;馬慶磊;蹇錫高;林蛟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇金陵特種涂料有限公司
• 主分類號(hào): B01J13/02
• 分類號(hào): B01J13/02;C09D7/12;C09D5/08
• 代理公司: 揚(yáng)州市錦江專利事務(wù)所 32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬的防腐技術(shù)領(lǐng)域，特別是對(duì)環(huán)境友好的涂層微膠囊的制備技術(shù)方 法。

背景技術(shù)

金屬的腐蝕是金屬受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而被破壞的現(xiàn)象。長(zhǎng)期以來(lái)， 防護(hù)金屬腐蝕最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法之一是在金屬表面涂覆防腐涂層。但在使用涂料過(guò)程 中會(huì)因環(huán)境或力學(xué)性能等因素的變化產(chǎn)生微裂紋，并且由于暴露于大氣中，微裂紋會(huì)逐漸 蔓延、擴(kuò)張，從而加速了金屬與涂料界面上涂料的剝離和分層，減少涂料的使用壽命和防腐 能力，同時(shí)也影響了金屬的使用。涂料可看作是由粘合劑與顏料所組成的一類特殊的復(fù)合 材料，因此復(fù)合材料裂紋自修復(fù)技術(shù)同樣可以應(yīng)用于涂料領(lǐng)域，延長(zhǎng)涂料的耐久性。

材料在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生局部損傷和微裂紋，并由此引發(fā)宏觀裂縫而 發(fā)生斷裂，影響材料正常使用和縮短使用壽命。自修復(fù)材料是智能材料的一個(gè)重要分支，在 無(wú)外界作用條件下，材料本身就能對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行自我恢復(fù)。

微膠囊是通過(guò)成膜材料包覆分散性的固體、液體或氣體而形成的具有核-殼結(jié)構(gòu) 的微小容器，通常將成膜材料形成的包覆膜稱為壁材或囊壁（一般由天然的或合成的高分 子材料形成），成膜材料內(nèi)部被包覆的物質(zhì)稱為芯材或囊芯。微膠囊大小和形狀，隨著制備 工藝的不同而在很大范圍內(nèi)變化。微膠囊大小通常在2～1000μm范圍內(nèi)，直徑小于1μm的膠 囊稱為納米膠囊，直徑大于1000μm的膠囊稱為大膠囊。囊壁厚度在0.2～10μm不等，囊芯在 微膠囊總質(zhì)量中所占的比例也在20～95%范圍內(nèi)變化。微膠囊是由被包裹材料和包裹材料 組成的。包于內(nèi)部的材料一般稱為活性物、活性劑、芯材料、內(nèi)相、核、有效載荷或填充物。包 囊材料通常稱作壁、載體、殼、涂層或膜，它可以是有機(jī)聚合物、水溶膠、糖、蠟、脂肪、金屬或 無(wú)機(jī)氧化物等。

尿素一三聚氰胺一甲醛共縮聚樹(shù)脂具有脲醛樹(shù)脂色淺、固化快、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)， 同時(shí)其性能優(yōu)于脲醛樹(shù)脂，接近于尿素-三聚氰胺樹(shù)脂。而且尿素一三聚氰胺一甲醛共縮聚 樹(shù)脂的價(jià)格為尿素-三聚氰胺樹(shù)脂的一半，接近于脲醛樹(shù)脂樹(shù)脂，合成工藝也與脈醛樹(shù)脂類 似。尿素一三聚氰胺一甲醛共縮聚樹(shù)脂能廣泛地用于防潮型刨花板、膠合板、中密度纖維板 及其它大質(zhì)人造板中，且效果較理想

肉桂酸系化合物是一種比較重要的有機(jī)合成中間體。肉桂酸系化合物主要應(yīng)用于藥 物、香料和感光樹(shù)脂等精細(xì)化工產(chǎn)品的制備等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提出一種可對(duì)微裂縫進(jìn)行修復(fù)、對(duì)環(huán)境友好、不需要催化劑的光致 自修復(fù)微膠囊的合成方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1）將含肉桂酸酰基官能團(tuán)系化合物與去離子水混合后分散于十二烷基苯磺酸鈉中，形 成囊芯材料；

2）將尿素、三聚氰胺與甲醛水溶液混合，用NaOH調(diào)節(jié)混合物的pH至8～8.5，在混合體的 溫度為60～70℃條件下反應(yīng)，得囊壁材料；

3）攪拌條件下，將囊壁材料溶解于囊芯材料中，然后分批加入催化劑NH₄Cl，使混合體 系的pH逐漸減小，當(dāng)用顯微鏡觀測(cè)到囊壁材料開(kāi)始沉積到囊芯材料表面后，將混合體系的 溫度升溫至60～65℃，當(dāng)混合體系的pH降低至2.5～3.0時(shí)加入55～65℃的熱水，保溫1～2 h，用NaOH調(diào)pH=7.0～7.5，冷卻后抽濾，取固相以丙酮洗后干燥，取得微膠囊。

本發(fā)明的囊芯材料以十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，含肉桂酸酰基官能團(tuán)系 化合物的囊芯材料具有感光性能，能夠在光觸發(fā)誘導(dǎo)的情況下，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，對(duì)微裂縫進(jìn) 行修復(fù)。而囊壁材料是尿素/三聚氰胺/甲醛的共縮聚樹(shù)脂，對(duì)環(huán)境友好。

步驟3）加入的熱水溫度接近于反應(yīng)溫度，主要目的是為了增加反應(yīng)物的分散性， 維持反應(yīng)較好的保溫效果。

本發(fā)明包覆過(guò)程簡(jiǎn)單，安全，不需要催化劑，成本較低，所得的包覆性含肉桂酸酰 基官能團(tuán)系化合物產(chǎn)物為白色粉末，含肉桂酸酰基官能團(tuán)系化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在80％以 上，包覆率較高。制備的微膠囊是一光觸發(fā)自修復(fù)體系，對(duì)環(huán)境友好，可適用于修復(fù)涂層裂 縫中。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述含肉桂酸酰基官能團(tuán)系化合物的粒徑為0.5～15μm。囊芯越 小合成后的微膠囊的粒徑越小，作為填料加入到涂層中后，對(duì)涂層本身的物理及其化學(xué)性 質(zhì)影響也會(huì)小。

為了使材料能夠充分分散，所述含肉桂酸酰基官能團(tuán)系化合物、去離子水和十二 烷基苯磺酸鈉的投料質(zhì)量比為1∶4～6∶0.01～0.1。