[發明專利]一種耐高溫高分散有機殼微膠囊及其制備方法

有效

• 申請號: 202110080968.X
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112915936B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 陳昊;張琳;李孟宇;解國新;雒建斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;C10M143/00;C10M133/44;C10N50/00;C10N30/04;C10N30/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發明公開了屬于潤滑材料技術領域的一種耐高溫高分散有機殼微膠囊及其制備方法。所述微膠囊包括殼材和芯材，芯材為潤滑劑，包括油溶性的離子液體或潤滑油；殼材包括聚酰亞胺PI、聚酰胺酰亞胺PAI或聚醚酰亞胺PEI任意一種或幾種；殼材與潤滑劑的質量比為10:1～1:10，微膠囊的制備方法為：取殼材和潤滑劑加入到有機溶劑溶解得到有機相，取表面活性劑溶于緩沖溶液得到水相；攪拌狀態下將有機相加入水相中加熱，停止加熱后加入改性劑并保持攪拌過濾干燥得到微膠囊。本發明簡單可行，只需一鍋法就可得到微膠囊，可操作性強，通過控制反應條件實現不同種類、粒徑和包覆率的微膠囊的合成且包含了對合成膠囊進行表面改性的方法，具有很高的應用價值和加工潛力。

技術領域

本發明屬于潤滑材料技術領域，尤其涉及一種耐高溫高分散有機殼微膠囊及其制備方法。

背景技術

微膠囊技術是指將微量物質包裹在聚合物薄膜中的一種儲存固體、液體、氣體的微型包裝技術。它可以實現保護微膠囊內部的物質，使其與外界相隔離，從而達到隔離反應活性成分，實現反應活性成分功能性應用的目的。微膠囊技術的應用領域非常寬廣，包括自修復/潤滑材料、食品包裝、藥物封裝等各個方面。微膠囊作為固體自潤滑材料添加劑，在減磨抗磨方面的優異性能，引起了人們極大的興趣。但是由于傳統的微膠囊的有機殼層一般為聚苯乙烯(PS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，脲醛樹脂(UF resin)等等一系列玻璃化轉變溫度和熔點比較低的聚合物材料，在制備自潤滑復合材料的過程中，無法進行注塑，熱噴涂，中高溫固化等熱成型工藝。這對微膠囊型自潤滑復合材料的實際應用造成了極大的限制。在傳統的解決方式中，研究人員大都直接(將有機殼材替換為無機材料)或間接(在有機殼層的表面額外包覆一層無機材料形成有機/無機雙壁結構)地將微膠囊的殼材換為無機材料例如SiO₂等來提高微膠囊的耐溫性能，這一方法的缺點在于：當微膠囊作為添加劑用于自修復/潤滑等領域時，基體大多為有機材料如環氧樹脂，聚氨酯，聚酰亞胺等，無機殼材與有機基體的結合性很差，從而導致復合材料的力學性能如抗拉強度大幅降低；同時無機殼材微膠囊在有機基體中存在分散性差的問題，導致微膠囊在基體中出現團聚，從而極大地影響復合材料的自修復/潤滑性能，具體體現為復合材料的自修復/潤滑性能降低或失效；除此之外，無機殼普遍存在的一個問題是容易風化從而導致無機殼微膠囊的使用周期很短。因此，研究一種能耐受熱成型工藝的高分散有機殼微膠囊是必要的。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種耐高溫高分散有機殼微膠囊，所述微膠囊包括殼材和芯材，所述殼材外還包覆聚多巴胺殼；

芯材為潤滑劑，包括油溶性的離子液體或潤滑油；殼材包括聚酰亞胺PI、聚酰胺酰亞胺PAI或聚醚酰亞胺PEI任意一種或幾種組合；

殼材與潤滑劑的質量比為10:1～1:10，進一步的，芯材為微膠囊質量分數的50～60wt％。

微膠囊的制備方法包括以下步驟：

1)取殼材和潤滑劑加入到有機溶劑中使其充分溶解得到有機相，取表面活性劑溶于緩沖溶液中得到水相；

2)在攪拌狀態下將有機相加入水相中并加熱，停止加熱后加入改性劑并保持攪拌，過濾得到固體粉末；

具體步驟為，將水相轉移至三口燒瓶中，在一定轉速的機械攪拌或者超聲條件下倒入步驟1)得到的有機相并對三口燒瓶水浴或油浴加熱，然后停止加熱并加入改性劑并保持攪拌，完成后對所得的溶液進行過濾、洗滌等操作，得到固體粉末；

3)將步驟2)固體粉末經干燥，得到微膠囊。

所述微膠囊的粒徑為5～50μm。

步驟1)中，所述的潤滑劑包括PAO系列潤滑油，亞麻籽油，二甲基硅油，1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽任意一種或幾種組合。

步驟1)中，有機溶劑為易揮發的有機溶劑，具體包括丙酮，二氯甲烷，乙酸乙酯，四氯化碳或石油醚任意一種或幾種組合。