[发明专利]自修复微胶囊及其制备方法和自修复涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种自修复微胶囊及其制备方法和自修复涂料及其制备方法，所述自修复微胶囊由囊壁和囊芯组成，其特征在于，所述囊壁为聚氨酯，所述聚氨酯具有亚氨基官能团；所述囊芯包括修复剂。本发明提供的自修复微胶囊受到外界pH环境变化刺激时，能自发发生囊壁收缩现象，囊壁结构中的孔洞结构扩展使得更多的修复剂渗出对损伤漆膜进行修复。所制备的自修复涂料与现有产品相比较，具有成本低廉、工艺简单和性能优异等特点，满足大规模生产与应用需求。

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及自修复微胶囊及其制备方法和自修复涂料及其制备方法。

背景技术

涂料通常是指通过喷涂或刷涂等施工工艺在物体表面形成牢固附着的连续聚合物薄膜，主要起到防腐和装饰的作用，已广泛应用于建筑、交通、机械和航天航空等诸多领域。然而，涂料在施工或使用过程中容易受到外界撞击或自然老化的影响而受损，诸多损伤形式中，尤其以微损伤最为常见，且最易被人所忽视，极易在人们的生产生活中造成无法弥补的经济损失。以金属铁基材为例，基材表面因微裂纹部位而被直接暴露于外界环境中，损伤部位逐渐发生电化学腐蚀现象，使得损伤部位逐渐扩大和加深，涂料的表面防护作用将受到明显的削弱。

自修复涂料是一种能够对损伤部位进行自发性修复的功能性涂料。一般微损伤现象是人的肉眼难以识别的，更无法进行有效补救措施。自修复涂料能够自发地识别微损伤部位，有效地修复微损伤部位，避免基材进一步腐蚀。自修复技术的关键在于涂料能够及时地发现微损伤部位，并主动地展开修复行为，消除微损伤带来的隐患，延长涂料的使用寿命。目前，最为常见的自修复技术是微胶囊修复技术，自修复微胶囊是将具有分散性的固体、液体或气体包覆于成膜材料中，形成典型的“核—壳”结构的微小粒子，成膜材料和被包覆的物质分别被称为囊壁和囊芯。现有的自修复微胶囊技术主要是通过材料机械式损伤破坏微胶囊的囊壁结构，使得原本包覆于囊芯的修复剂通过毛细现象溢出，自发地对损伤部位进行修复。然而，现有的自修复微胶囊技术仅依靠外界损伤机械式地破坏微胶囊结构触发材料的自修复过程，微胶囊无法自发地察觉损伤部位，迅速对其损伤部位进行修复。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种能感受外界PH环境变化来自发做出修复反应的自修复微胶囊及其制备方法，本发明的目的之二是提供一种自修复涂料及其制备方法。具体方案如下：

第一方面，本方面提供了一种自修复微胶囊，由囊壁和囊芯组成，其特征在于，所述囊壁为聚氨酯，所述聚氨酯具有亚氨基官能团；所述囊芯包括海泡石和修复剂，所述海泡石细度在15-30um之间。

进一步地，所述修复剂为天然植物油。

进一步地，所述的天然植物油为桐油、菎麻油、天然花生油、茶籽油和橄榄油中的一种或多种混合物。

第二方面，本发明提供了第一方面所述自修复微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将40～50重量份海泡石粉末加入修复剂中，以3000～6000r/min转速搅拌10～24小时，再经离心过滤干燥处理，得到负载修复剂的海泡石。

(2)将40～100重量份聚酯多元醇、5.20～7.80重量份芳香族异氰酸酯、30.0×10^-3重量份催化剂、240重量份溶剂在80～90℃反应2小时，得到具有异氰酸封端结构的聚氨酯预聚物I。

然后再加入1.19～2.50重量份扩链剂、2.60～3.90重量份芳香族异氰酸酯、40～60重量份溶剂，继续于80～90℃反应2-4小时，得到具有异氰酸封端结构的聚氨酯预聚物II。

然后在搅拌下加入含有三乙胺的去离子水溶液中进行乳化，随后加入含有乙二胺的去离子水溶液，乳化1-2小时得到稳定的聚氨酯乳液。

(3)取负载修复剂的海泡石30～50重量份加入100重量份聚氨酯乳液中，以1000～2000r/min转速搅拌18～36小时，再经离心、洗涤和干燥处理，得到自修复微胶囊。