[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于聚合物多孔材料自修復(fù)的微膠囊的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811387673.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109651549A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章圣苗;朱漢潁;張茂林;王彥華;朱蕓;朱文瀟;王夢(mèng);張曉宇;周策;殷正喬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08F212/08
• 分類(lèi)號(hào): C08F212/08;C08F220/28;C08K9/10;C08K5/3415;C08J9/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于聚合物多孔材料自修復(fù)的微膠囊的制備方法。發(fā)明以1,6?雙馬來(lái)酰亞胺基己烷和乙酸苯酯為芯材，聚乙烯縮甲醛為壁材，采用細(xì)乳液和溶劑揮發(fā)相結(jié)合制備微膠囊，并將微膠囊植入高內(nèi)相乳液得到苯乙烯和甲基丙烯酸糠醇酯共聚的多孔材料即得自修復(fù)多孔材料。步驟如下：將聚乙烯醇縮甲醛氯仿溶液和1,6?雙馬來(lái)酰亞胺基己烷乙酸苯酯溶液混合，加入十二烷基硫酸鈉水溶液，劇烈攪拌1小時(shí)，冰浴超聲，40℃反應(yīng)并蒸發(fā)溶劑，離心之后得到微膠囊，最后微膠囊分散于苯乙烯和甲基丙烯酸糠醇酯為連續(xù)相的高內(nèi)相乳液中，聚合獲得自修復(fù)多孔材料。本發(fā)明的制備方法新穎獨(dú)特，所得材料產(chǎn)生裂紋時(shí)，微膠囊破裂釋放出自修復(fù)劑，利用Diels?Alder反應(yīng)實(shí)現(xiàn)裂紋修復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于聚合物多孔材料自修復(fù)的微膠囊的制備方法。

背景技術(shù)

聚合物材料在使用過(guò)程中，由于外力、環(huán)境等作用下的老化和失效問(wèn)題嚴(yán)重，特別是在材料表面和內(nèi)部不可避免會(huì)產(chǎn)生裂紋。針對(duì)表面裂紋，一般采用焊接法、補(bǔ)片法等方法修復(fù)。但是內(nèi)部損傷和微裂紋難于檢測(cè)，傳統(tǒng)方法無(wú)法及時(shí)有效修復(fù)。受生物體自動(dòng)修復(fù)損傷現(xiàn)象的啟發(fā)，科學(xué)家提出了自修復(fù)概念，近年來(lái)自修復(fù)材料研究成為高分子材料的研究熱點(diǎn)。

迄今為止，現(xiàn)有的愈合方法根據(jù)用于將愈合組分投放到目標(biāo)材料中的部位分成本征型和埋伏型兩大類(lèi)。本征型自修復(fù)材料可利用材料中的可逆化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行修復(fù)，而埋伏型自修復(fù)材料則利用微膠囊、玻璃纖維或脈管包裹的修復(fù)劑進(jìn)行修復(fù)。其中，微膠囊自修復(fù)材料的修復(fù)過(guò)程為：基體中的裂紋擴(kuò)展使微膠囊破裂，微膠囊中的修復(fù)劑在毛細(xì)作用下流到裂紋處，在催化劑的作用下修復(fù)劑發(fā)生聚合反應(yīng)修復(fù)裂紋。自修復(fù)材料的修復(fù)效果一般用斷裂韌性進(jìn)行表征，其修復(fù)效率定義為修復(fù)后與修復(fù)前的斷裂韌性的比值。由于微膠囊復(fù)合材料的制備工藝簡(jiǎn)單，可修復(fù)的基體廣泛，對(duì)材料的多種損傷均可修復(fù)，成為自修復(fù)材料的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

本發(fā)明采用溶劑蒸發(fā)與細(xì)乳液相結(jié)合的技術(shù)，設(shè)計(jì)合成了負(fù)載馬來(lái)酰亞胺溶液的微膠囊，利用呋喃和馬來(lái)酰亞胺的Diels-Alder反應(yīng)，形成熱可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)多孔材料產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，在室溫下修復(fù)一天的修復(fù)效率為70%。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是一種用于聚合物多孔材料自修復(fù)的微膠囊的制備方法，包括以下步驟：

將聚乙烯醇縮甲醛溶于有機(jī)溶劑，和溶有1,6-雙馬來(lái)酰亞胺基己烷的乙酸苯酯組成混合溶液，以一定轉(zhuǎn)速攪拌20分鐘，加入表面活性劑，提高轉(zhuǎn)速攪拌1小時(shí)，將溶液在冰浴環(huán)境下超聲3分鐘，再40℃油浴反應(yīng)8小時(shí)蒸發(fā)溶劑，將得到的乳液離心之后冷凍干燥得到微膠囊，再將所得的微膠囊分散到由單體，司盤(pán)80組成的油相，加入引發(fā)劑，在攪拌下滴入水形成高內(nèi)相乳液，70℃聚合48小時(shí)獲得自修復(fù)多孔材料。將多孔材料裁成寬度為4毫米樣條，在萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，拉伸速度為10毫米每分鐘，標(biāo)距為25毫米。樣條斷成兩塊后，沿裂縫合并，用少許力固定。放入40℃烘箱保溫24小時(shí)，使其充分進(jìn)行Diels-Alder反應(yīng)，重新形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，再將樣條取出重新測(cè)試?yán)煨阅堋?/p>

所說(shuō)的有機(jī)溶劑是氯仿；

所說(shuō)的表面活性劑是十二烷基硫酸鈉;

所說(shuō)的引發(fā)劑是偶氮二異丁腈；

所說(shuō)的單體是苯乙烯和甲基丙烯酸糠醇酯；

所說(shuō)的司盤(pán)80占油相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~10%；

所說(shuō)的微膠囊占油相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~15%。

采用掃描電鏡(SEM)S-3400(日本JEOL公司)觀測(cè)微膠囊的形貌；采用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)CMT6104（深圳新三思技術(shù)有限公司）測(cè)定自修復(fù)聚合物多孔材料的拉伸性能。