一种混凝土用自修复微胶囊及其制备方法和微胶囊自愈合涂料技术

本发明专利技术提供了一种微胶囊自愈合涂料，包含微胶囊和涂层基质制剂；所述微胶囊和涂层基质制剂的质量比为1:(5～10)。本发明专利技术提供的微胶囊自愈合涂料在使用时只需将该涂料涂覆在混凝土结构表面，当混凝土表面开裂后，引起涂层内微胶囊的破裂，紫外线或太阳光经裂缝照射到封固在微胶囊内的愈合剂上，激发涂层的活性聚合反应，进而修复混凝土表面裂缝。实验结果表明，本申请提供的微胶囊自愈合涂料对混凝土具有良好的修复作用，吸水量仅仅为0.4g。此外，由于所述微胶囊自愈合涂料无需和混凝土共同搅拌，既不会发生愈合剂泄露，又不会影响混凝土自身的和易性和后期强度。

Self repairing microcapsule for concrete and preparation method thereof and microcapsule self-healing coating

The invention provides a microcapsule self-healing coating, which comprises a microcapsule and a coating matrix preparation. The mass ratio of the microcapsule and the coating matrix preparation is 1: (5 ~ 10). The invention provides a self-healing microcapsules with coating in use only the coating on the surface of the concrete structure, when the surface crack of concrete, caused by rupture of microcapsule coating, UV or solar light irradiation to the crack sealing in the micro capsule healing agent, reaction to stimulate the activity of the coatings and polymerization. Repair of concrete cracks. The experimental results show that the microcapsule self-healing coating has a good effect on the concrete, and the water absorption is only 0.4g. In addition, since the microcapsule self-healing coating does not need to be mixed with the concrete, the leakage of the mixture can not occur, and the workability and the later strength of the concrete can not be affected.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土自修复
，尤其涉及一种混凝土用自修复微胶囊及其制备方法和微胶囊自愈合涂料。
技术介绍
混凝土是一种脆性材料，在使用过程中会在外力或其他因素(温湿度变化、不均匀沉陷等)作用下，产生微开裂或局部损伤，使得各种侵蚀性介质通过混凝土表面裂缝进入到内部，造成混凝土结构或构件耐久性能和力学性能下降的恶性循环，严重时甚至还可能引发宏观裂缝并出现脆性断裂，给社会造成难以挽回的人员伤亡和经济损失。传统的混凝土结构裂缝修复大多采用事后人工修复方法进行。但是，人工修复的方法仅能对肉眼观察到的裂缝进行修复，一些微裂缝往往因被忽视得不到及时修复而错过最佳修复时机。另外，人工法修复属于劳动密集型工作，且在修复的过程中混凝土结构不可避免的要停止运营，无形中增加了结构的生命周期成本。因此，开发一种自主的、在自然条件下就能完成裂缝愈合、使用方便、操作简单、工作条件限制少、经济性好并可向实用化进行推进的混凝土裂缝修复技术就显得非常必要。微胶囊型自愈合混凝土裂缝是将愈合剂封装在分散分布的微胶囊内，当混凝土开裂时与裂缝相交的微胶囊因裂缝的开展在裂缝尖端应力作用下发生破裂，封装在微胶囊内的愈合剂在胶囊破裂驱动力的作用下被迫释放，在基质毛细效应的作用下填充到损伤区，并在催化剂的触发激励下通过化学反应愈合裂缝。但这种修复技术却存在如下技术问题：微胶囊与混凝土共同搅拌，很容易发生愈合剂的泄露问题，并且嵌固在混凝土内的胶囊也会影响混凝土自身的和易性和后期强度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混凝土用自修复微胶囊及其制备方法和微胶囊自愈合涂料，该微胶囊自愈合涂料作用于混凝土表面，不影响混凝土自身的和易性和后期强度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种混凝土用自修复微胶囊，包含囊壁材料和芯材，所述囊壁材料为脲醛，所述芯材包含如下质量份的组分：双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷 95～100份；苯偶姻异丁基醚 1～5份。优选的，所述微胶囊的平均粒径呈正态分布N(55，152)，所述微胶囊粒径为10～100μm。本专利技术提供了所述混凝土用自修复微胶囊的制备方法，包括如下步骤：将双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷、苯偶姻异丁基醚与脲醛混合，得到微胶囊体系；将所述微胶囊体系与油包水溶液混合进行原位复合，分离得到混凝土用自修复微胶囊。优选的，所述油包水溶液中包含乳化剂；所述乳化剂在油包水溶液中的质量含量为3～7％。优选的，所述原位复合在搅拌的条件下进行；所述搅拌的速率为420～450r/min；所述搅拌的时间为60～80min。本专利技术还提供了一种微胶囊自愈合涂料，包含微胶囊和涂层基质制剂，所述微胶囊为上述的自修复微胶囊或者上述的制备方法得到的自修复微胶囊；所述微胶囊和涂层基质制剂的质量比为1:(5～10)。优选的，所述涂层基质制剂的制备方法，包括如下步骤：在惰性气氛下，将包含正硅酸乙酯、聚(甲基苯基硅氧-二甲基硅氧)烷、异丙醇和四氢呋喃的混合物升温至75～85℃，得到第一混合体系；使包含所述第一混合体系、水和盐酸的混合物进行溶胶-凝胶反应，得到溶胶-凝胶反应体系；将所述溶胶-凝胶反应体系和粘合促进剂混合，得到涂层基质制剂。优选的，所述异丙醇和四氢呋喃的质量比为(65～75):(15～25)；所述异丙醇和正硅酸乙酯的质量比为(65～75):(55～65)；所述异丙醇和聚(甲基苯基硅氧-二甲基硅氧)烷的质量比为(65～75):(35～45)；所述异丙醇和水的质量比为(65～75):(10～20)；所述盐酸的浓度为0.5～1.5N；所述异丙醇和盐酸的质量比为(65～75):(1～8)。优选的，所述溶胶-凝胶反应的温度为75～85℃；所述溶胶-凝胶反应的时间为20～40min。优选的，所述粘合剂和溶胶-凝胶反应体系的质量比为(20～40):100。本专利技术提供了一种混凝土用自修复微胶囊，包含囊壁材料和芯材，所述囊壁材料为脲醛，所述芯材包含如下质量份的组分：双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷95～100份；苯偶姻异丁基醚1～5份。在本专利技术中，双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷作为愈合剂在苯偶姻异丁基醚光引发剂的作用下，通过紫外线或太阳光的照射进行光聚合交联反应。本专利技术还提供了一种微胶囊自愈合涂料，包含微胶囊和涂层基质制剂；所述微胶囊和涂层基质制剂的质量比为1:(5～10)。本专利技术提供的微胶囊自愈合涂料在使用时只需将该涂料涂覆在混凝土结构表面，当混凝土表面开裂后，引起涂层内微胶囊的破裂，紫外线或太阳光经裂缝照射到封固在微胶囊内的愈合剂上，激发涂层的活性聚合反应，进而修复混凝土表面裂缝。实验结果表明，本申请提供的微胶囊自愈合涂料对混凝土具有良好的修复作用，吸水量仅仅为0.4g。此外，由于所述微胶囊自愈合涂料无需和混凝土共同搅拌，既不会发生愈合剂泄露，又不会影响混凝土自身的和易性和后期强度。附图说明图1为本专利技术实施例中涂覆了微胶囊自愈合涂料的混凝土的结构示意图；图2为本专利技术实施例中开裂条件下的涂覆了微胶囊自愈合涂料的混凝土的结构示意图；图3为本专利技术实施例中光照条件下的涂覆了微胶囊自愈合涂料的混凝土的结构示意图；图4为本专利技术实施例中裂缝修复前后吸水量对比图；图5为本专利技术实施例中含微胶囊自愈合涂料修复的混凝土试样的修复效果图；图6为不含微胶囊自愈合涂料修复的混凝土试样的修复效果图。具体实施方式本专利技术提供了一种混凝土用自修复微胶囊，包含囊壁材料和芯材，所述囊壁材料为脲醛，所述芯材包含如下质量份的组分：双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷 95～100份；苯偶姻异丁基醚 1～5份。本专利技术提供的混凝土用自修复微胶囊包含芯材，所述芯材包含95～100份双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷(MAT-PDMS)。在本专利技术中，所述双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷的含量具体的可以为95份、96份、97份、98份、99份或100份。在本专利技术中，所述双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷既有光反应性又有一定流动性，作为愈合剂使用。在本专利技术中，所述芯材包含1～5份苯偶姻异丁基醚(BIE)，具体的可以为1份、2份、3份、4份或5份。在本专利技术中，所述苯偶姻异丁基醚作为光引发剂使用，能够在太阳光或紫外线照射下引发MAT-PDMS发生光聚合交联反应，且无光照时可以与MAT-PDMS稳定共存。本专利技术对所述双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷和苯偶姻异丁基醚的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷和苯偶姻异丁基醚即可，具体的可以为双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷和苯偶姻异丁基醚的市售商品。本专利技术提供的混凝土用自修复微胶囊还包含囊壁材料，所述芯材包裹于所述囊壁材料中，所述囊壁材料为脲醛(UF)。本专利技术对所述脲醛没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的囊壁用脲醛即可，具体的可以为脲醛的市售产品。本专利技术对所述囊壁材料的用量没有特殊要求，按照本领域技术人员所熟知的囊壁材料的用量进行设定即可。在本专利技术中，所述囊壁材料与芯材的质量比优选为(10～15):1，可具体为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土用自修复微胶囊，包含囊壁材料和芯材，所述囊壁材料为脲醛，所述芯材包含如下质量份的组分：双‑3‑甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷   95～100份；苯偶姻异丁基醚                          1～5份。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土用自修复微胶囊，包含囊壁材料和芯材，所述囊壁材料为脲醛，所述芯材包含如下质量份的组分：双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷 95～100份；苯偶姻异丁基醚 1～5份。2.根据权利要求1所述的混凝土用自修复微胶囊，其特征在于，所述微胶囊的平均粒径呈正态分布N(55，152)，所述微胶囊粒径为10～100μm。3.权利要求1或2所述混凝土用自修复微胶囊的制备方法，包括如下步骤：将双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷、苯偶姻异丁基醚与脲醛混合，得到微胶囊体系；将所述微胶囊体系与油包水溶液混合进行原位复合，分离得到混凝土用自修复微胶囊。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述油包水溶液中包含乳化剂；所述乳化剂在油包水溶液中的质量含量为3～7％。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述原位复合在搅拌的条件下进行；所述搅拌的速率为420～450r/min；所述搅拌的时间为60～80min。6.一种微胶囊自愈合涂料，包含微胶囊和涂层基质制剂，所述微胶囊为权利要求1～2任意一项所述的自修复微胶囊或者权利要求3～5任意一项所述的制备方法得到的自修复微胶囊；所述微胶囊和涂层基质...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娜，李凤臣，余祥，崔鹏飞，胡逸捷，舒婷，郭耀文，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36