[發明專利]一種具有自修復功能的雙室微膠囊及其制備方法

在審

• 申請號: 202010425668.6
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111558348A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 羅靜;劉仁;吳凱云;陳亞鑫
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種具有自修復功能的雙室微膠囊及其制備方法。本發明首先采用溶膠?凝膠法與原位聚合制備得到內部封裝固化劑的納米微球，利用其作為Pickering乳化劑穩定含有修復劑的油相得到穩定的Pickering乳液，將乳液固化后得到雙室微膠囊。本發明所述的雙室微膠囊中，殼層乳化劑顆粒中封裝固化劑，芯材為修復劑組分，實現了修復劑與固化劑在同一微膠囊中的分別負載，不但解決了傳統的雙組份微膠囊體系中修復劑與固化劑接觸速率偏低的問題，而且實現了對裂紋更快速更高效地響應。該雙室微膠囊在電子電器、汽車涂裝、航空航天等領域都有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種具有自修復功能的雙室微膠囊及其制備方法，屬于微膠囊的制備技術領域。

背景技術

自2001年S.R.White首次提出微膠囊自修復復合材料的概念，微膠囊技術用于實現各種材料的自修復功能這一研究方向受到了廣泛的關注。最初的自修復材料是將修復劑雙環戊二烯(DCPD)進行微膠囊化后與催化劑一同分散在基體材料中制備得到的，但是由于在制備及使用過程中具有高活性的催化劑很容易失活，導致自修復材料的修復效率一般較低。隨后，有研究人員通過將催化劑進行微膠囊化以解決催化劑的失活問題，將修復劑微膠囊與催化劑微膠囊同時分散在基體材料中以構成雙微膠囊修復體系，但是這種體系仍存在兩種微膠囊在破損時封裝的組分無法按照準確的化學計量比實現精準修復的目的。這一問題在基于修復劑與相匹配固化劑的雙微膠囊自修復體系中也是亟待解決的。目前針對這一問題主要有兩種解決方法，一是采用可以在特定環境下自行交聯固化的化合物作為修復劑，如桐油、多異氰酸酯、亞麻籽油等，將其微膠囊化后分散在基體材料中可以制備得到基于單微膠囊的自修復體系，這種修復體系由于僅采用一種組分作為修復劑，不會受化學計量比的影響，但是材料的修復必須處在特定環境下并且一般修復速率較慢；另一種方法是構建具有多室結構的微膠囊，并且將修復劑與固化劑按照化學計量比分別負載在不同腔室內。這種多室微膠囊的優勢在于，當材料受損導致裂紋擴展至微膠囊時，封裝的兩種組分可以同時按照化學計量比流出，經固化反應實現裂縫的修復，避免了雙組分微膠囊體系中因兩種微膠囊分散不均導致的化學計量比失配，同時這種多室結構也可以使兩種組分的接觸速率加快，進一步提升體系的修復效率。

目前，對于多室微膠囊的制備，多是采用微流體技術及層層自組裝法(LBL)進行。微流體技術制備多室微膠囊是基于多重乳液或多核乳液的構建，乳液經固化后得到具有多室結構的微膠囊。雖然使用微流體技術制備得到的微膠囊尺寸穩定性及重復性較好，但是仍存在微膠囊的尺寸相對較大，并且包封組分的釋放不易控制等缺陷，使其商業應用受到了一定的限制。層層自組裝法制備多室微膠囊是利用層間的交替沉積，使修復劑與固化劑分別封裝在微膠囊的不同層中。層層自組裝法是一個多步過程，一步操作一般只能封裝一種組分，當需要封裝多種組分尤其是活性組分時，為了保證各組分的活性，難免出現封裝效率低、活性組分受損的問題。

因此，綜上所述，目前仍然缺乏一種簡單且高效的制備具有自修復功能的多室微膠囊的方法。

發明內容

技術問題：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種具有自修復功能的雙室微膠囊及其制備方法，具體是一種通過Pickering乳液法制備具有自修復功能的雙室微膠囊的方法，該雙室微膠囊能夠實現組分可調控的固化劑與修復劑分別包覆在同一微膠囊的不同部位，大大提高了自修復復合材料在受到損害時的響應速率及修復效率。該制備方法具有工藝簡單、生產成本低、適用范圍廣且易于實現工業化等優點，所制備的自修復微膠囊可廣泛應用于電子電器、機電設備、汽車涂裝等領域。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種具有自修復功能的雙室微膠囊，由外部的殼層及包覆在殼層內的雙室微膠囊芯材組成；其中，所述殼層為若干個負載固化劑的納米微球及烯類聚合物組成，所述雙室微膠囊芯材為能與固化劑發生交聯反應的修復劑。

一種Pickering乳液法制備具有自修復功能的雙室微膠囊的方法，包括以下步驟：