[发明专利]二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法和应用。所述二氧化硅壁材微胶囊包括二氧化硅微胶囊壳体和囊芯，所述二氧化硅微胶囊壳体包覆于所述囊芯，所述囊芯的材料包括环氧混凝土修复剂，且所述二氧化硅壁材微胶囊的平均粒径大于100μm。本发明二氧化硅壁材微胶囊的粒径大，二氧化硅微胶囊壳体完整，能够有效将囊芯进行稳定包覆。另外，大粒径的所述二氧化硅壁材微胶囊能够有效在外力下发生破裂而释放囊芯，从而发挥囊芯的作用，实现对混凝土裂纹自修复作用。因此，所述二氧化硅壁材微胶囊能够在混凝土裂纹自修复中的应用。其制备方法能够有效保证制备的二氧化硅壁材微胶囊结构和性能稳定，粒径大，可以实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及微胶囊与建筑材料技术领域，具体地说涉及到二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法与应用。

背景技术

由于二氧化硅的化学稳定性，以及无毒、与生物组织亲和的特性，因此，二氧化硅壁材微胶囊在不同的领域中得到了广泛的应用，如在化妆品、食品医药、纺织及塑料工业、相变储能等领域均有广泛的用途。

通常，二氧化硅微胶囊有中空的和含囊芯的两类。对于中空的二氧化硅微胶囊，比较容易获得单一分散的纳米级颗粒。通常中空二氧化硅微胶囊的粒径一般不超过60μm。粒径越大，越难保持单一分散的特征。这种单分散的中空的二氧化硅微胶囊二氧化硅一般采用法、喷雾干燥法、微乳液法、模板合成法等方法制备获得。

而含囊芯的二氧化硅微胶囊由于包覆囊芯，从而导致制备包有其它物质做囊芯的二氧化硅微胶囊要比制备中空的二氧化硅微胶囊困难很多，这是因为二氧化硅的形成必须在囊芯与连续相的界面上进行。由于囊芯的化学性质不尽相同，所以这类二氧化硅微胶囊的制备方法就会有很大的差异。但归纳起来，可以大致分两类：原位聚合法和界面聚合法。这两种方法在有机微胶囊的制备中很常用，但在无机壁材微胶囊的制备有很大挑战。如在已公开的一制备含囊芯的二氧化硅微胶囊方法中，以TEOS为硅源，用界面聚合法和原位聚合法制备了囊芯为环氧E-51及其光引发剂的微胶囊，平均粒径小于30μm。另一份公开的制备SiO₂/十八烷酸相变储能微胶囊方法中，其粒径仅为0.4～0.6μm。在公开的另一份用于相变储能的二氧化硅微胶囊文献中虽然公开含囊芯的二氧化硅微胶囊粒径可以是0.1～100μm，但是根据其实施例给出的案例看，其给出的微胶囊大的粒径在10μm以下。在其他文献公开的含囊芯的二氧化硅微胶囊文献中，其获得的含囊芯的二氧化硅微胶囊粒径一般都小于10μm。因此，目前含囊芯的二氧化硅微胶囊存在粒径小，从而导致其所含的囊芯负载量低，从而限制了其应用，如限制了其在自修复混凝土的应用。

对于微胶囊在自修复混凝土中的应用，常要求微胶囊具有较大的粒径(大于100μm)，这是因为混凝土是一种多孔结构材料，如果微胶囊的尺寸小于孔隙直径，微胶囊将不会在裂纹尖端应力作用下破裂，从而失去自修复作用。考虑到在混凝土的应用中，微胶囊的需要量通常都很大，所以其制备方法要适合大规模工业化生产。现有用于制备微胶囊的原位聚合法或者界面反应法虽然可以实现规模生产，但是机聚合物微胶囊在自修复混凝土中与水泥基体的相容性差，界面结合力低，常发生裂纹经过时裂纹绕胶囊而过，而不是使胶囊破裂释放修补剂，使微胶囊失去作用。虽然二氧化硅壁材微胶囊与混凝土基体有很好的相容性，但是现含囊芯的二氧化硅微胶囊由于粒径小而在自修复混凝土中应用受到限制，如何提供大粒径的含囊芯的二氧化硅壁材微胶囊一直是本领域研发人员努力解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的所述不足，提供一种二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法和其应用，以解决现有含囊芯的二氧化硅壁材微胶囊由于粒径小而在自修复混凝土中应用受到限制的技术问题。

本发明另一目的在于提供一种混凝土裂纹自修复材料，以解决现有混凝土裂纹自修复材料与水泥基体的相容性差而导致其对混凝土裂纹自修复中的效果不理想的技术问题。