[發明專利]具有物理觸發功能的混凝土自修復微膠囊及其制備方法

有效

• 申請號: 202010075232.9
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111268937B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 任駿;王險峰;邢鋒;韓寧旭;李東風
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38;C04B22/14;C04B22/06;C04B28/00;C08F220/14
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 胡丹丹

本發明涉及混凝土自修復領域，公開了一種用于修復混凝土裂縫的具有物理觸發功能的混凝土自修復微膠囊及其制備方法，所述微膠囊包括囊芯和囊壁，所述囊壁材料為不含取代基的丙烯酸酯單體與甲基取代的丙烯酸酯單體經共聚反應得到。本發明的混凝土自修復微膠囊具有良好的穩定性，通過調整囊壁材料不同組分之間的比例可以調節所述微膠囊的柔韌性轉變溫度，使其與混凝土水化階段溫度相適應，有效減少自修復混凝土在制備過程中微膠囊的破損率，提高微膠囊的修復效果，進而提高混凝土結構的安全性和耐久性，具有良好的發展前景。

技術領域

本發明涉及混凝土自修復領域，具體涉及一種用于修復混凝土裂縫的具有物理觸發功能的混凝土自修復微膠囊及其制備方法。

背景技術

作為工程最常用的建筑材料之一，混凝土因其取材方便，造價經濟，可模性好等優點，成為目前用量最大、應用最廣的建筑材料。隨著工程技術的發展與混凝土性能的提升，混凝土材料越來越多地應用于高層建筑、水工項目、核電項目及海港工程中的重要部位。然而，混凝土材料為多孔性脆性材料，在使用過程中和周圍環境的影響下不可避免地會產生裂紋和局部損傷，這些微損傷若不能得到及時修復，不但會影響結構的正常使用性能和縮短使用壽命，而且可能由此引發宏觀裂縫并出現脆性斷裂，甚至導致嚴重的災難性事故和難以挽回的經濟損失。

對于已開裂結構表面的大裂縫，工程中常用的處理方法有：結構加固、灌漿、填充等人工修復方式。然而，這些方法只能處理結構表面的容易察覺的較寬裂縫，而結構內部的裂縫以及一些細微裂縫往往不容易覺察到和檢測到，即便儀器檢測出來，這些內部結構的裂縫及損失也很難人工修復。因此，如何使混凝土及其結構能夠自動適應環境，在受到損傷后能較好地自行愈合成為研究人員探索的重要方向。

自修復混凝土是一種智能型仿生混凝土，復合在混凝土中的功能元件，使其變得有“感覺”和“知覺”，能夠對外界環境變化自動做出恰當響應，并具有自我修復功能。目前已有大量研究在微膠囊自修復技術領域展開，但尚有許多問題亟待解決。如，現有微膠囊的囊壁材料一般為高分子材料，如脲醛樹脂和酚醛樹脂，其成膜性好、化學穩定性及力學性能好，但脆性大，抗壓強度較低，滲入混凝土中會影響混凝土的強度，另外，在混合和養護過程中容易發生破碎，影響其自修復效果。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有的混凝土微膠囊因囊壁材料脆性大影響混凝土強度及自修復效果的缺陷，從而提供一種用于修復混凝土裂縫的具有物理觸發功能的混凝土自修復微膠囊。同時，本發明還提供了上述自修復微膠囊的制備方法，以及包括上述自修復微膠囊的自修復混凝土。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種混凝土自修復微膠囊，包括囊芯和囊壁，所述囊壁材料為丙烯酸酯類共聚物，所述丙烯酸酯類共聚物為不含取代基的丙烯酸酯單體與甲基取代的丙烯酸酯單體經共聚反應得到。

進一步地，所述不含取代基的丙烯酸酯單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯中的至少一種。

進一步地，所述甲基取代的丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯中的至少一種。

進一步地，所述囊芯的直徑為0.1～0.6mm；所述微膠囊的直徑為0.2～1.5mm。

更進一步地，所述囊芯與所述囊壁的質量比為100：(50～200)。

進一步地，所述囊芯材料包括硫鋁酸鹽類膨脹劑、氧化鈣類膨脹劑、氧化鎂類膨脹劑中的至少一種。

本發明還提供了一種混凝土自修復微膠囊的制備方法，包括如下步驟：

囊壁材料溶液的制備：

將甲基取代的丙烯酸酯單體、不含取代基的丙烯酸酯單體及鏈轉移劑在含引發劑的有機溶劑中進行自由基聚合反應，得到囊壁材料溶液；

囊芯的制備：

對組成囊芯的材料進行篩選，得到囊芯；