自修复微胶囊的合成方法、自修复涂料与涂层技术

本发明专利技术提供了一种自修复微胶囊的合成方法，包括以下步骤：A)，将乳化剂、尿素、甲醛、反应促进剂、稀释剂、醇酸树脂与水混合后乳化，得到乳液；B)，将所述乳液升温、反应，得到自修复微胶囊。本申请还提供了包括上述合成方法合成的自修复微胶囊的涂料与涂层。本申请采用一步法原位合成的自修复微胶囊以醇酸树脂为芯材，以脲醛树脂为壁材。由本发明专利技术自修复微胶囊得到的自修复涂层，在涂层受损时微胶囊随之破裂，胶囊内部的醇酸树脂芯材流出，与空气接触反应成膜修复受损部位，可实现常温下对涂层的自修复，提高涂层受损后的耐腐蚀性能，延长涂层的服役期限。

Synthesis method of self repairing microcapsule, self repairing coating and coating

The present invention provides a method for the synthesis of self repairing micro capsule, which comprises the following steps: A), the emulsifier, urea, formaldehyde, reaction agent, diluent, alkyd resin mixed with water emulsion by emulsion; B), the emulsion temperature and reaction, get self-healing microcapsules. The present application also provides coatings and coatings for synthetic self synthesis microcapsules comprising the synthesis methods mentioned above. In this process, a self - Healing composite microcapsule was synthesized by one-step in situ method with alkyd resin as core material and urea formaldehyde resin as wall material. By the invention of self repairing micro capsule self repairing coating obtained, the coating damaged microcapsules with rupture of alkyd resin core material of the capsule out of contact with air into the reaction membrane in repairing the damaged parts can be realized at room temperature for self repairing coatings, improve the corrosion resistance of the coating after damage, prolong the coating service time limit.

【技术实现步骤摘要】
自修复微胶囊的合成方法、自修复涂料与涂层
本专利技术涉及涂层
，尤其涉及自修复微胶囊的合成方法、自修复涂料与涂层。
技术介绍
有机防腐涂层是保护金属等不受腐蚀的常见手段，但是由于金属装备服役环境复杂，涂层容易出现老化、局部脱落、龟裂等现象。涂层的这些受损现象，往往从涂层所出现的微裂纹开始，微裂纹拓展会导致涂层破坏乃至脱落，影响涂层的防护性能，缩短涂层的服役寿命。为了提高涂层的使用寿命和效能，专家学者提出了各类办法。其中利用仿生学原理制备的智能自修复涂层受到了广泛关注，智能自修复涂层可以感知涂层破损，修复涂层的微裂纹和破损部分，该类涂层分为本征型、微胶囊型以及纤维管埋伏型。其中微胶囊型自修复涂层由于其制备工艺简单与感知修复能力强受到了广泛关注。根据微胶囊和催化剂在涂层材料中的分散状态，可以将微胶囊简单分为单微胶囊型自修复涂层和双微胶囊型自修复涂层。单微胶囊型自修复涂层是将修复剂包覆在微胶囊中，催化剂分散在涂层中，涂层产生的微裂纹刺穿微胶囊，修复剂自微胶囊流出，与涂层中的催化剂接触，在催化剂的作用下反应，进而修复微裂纹。但所使用的催化剂为贵重金属，价格高昂，且容易失活，影响了其在涂层中的使用。单微胶囊自修复涂层还包括潜伏固化剂型，该类型是将固化剂埋伏于涂层基体，修复剂流出后需要加热方可实现修复。目前较为新型的单微胶囊修复涂层，使用有机硅或者干性油为修复剂，修复效率低。双微胶囊自修复涂层是修复剂和催化剂分别包覆于微胶囊中并将两种微胶囊分散于涂层。该类型微胶囊自修复涂层实现自修复需要两种微胶囊同时破裂，修复剂与催化剂接触才可实现修复。所以构建双微胶囊自修复体系较为复杂，需要研究两种微胶囊的分布与比例，此外双微胶囊体系实现修复往往需要加热已经混合的修复剂和催化剂促进反应，实现修复较为复杂。针对上述自修复微胶囊修复涂层各自的缺点，需要提供一种新型的自修复微胶囊，以实现微裂纹和划痕的自修复。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种自修复微胶囊的合成方法，本申请提供的合成方法可一步合成自修复微胶囊，且合成的自修复微胶囊用于涂料作为自修复涂层，可实现常温下微裂纹和划痕的自修复。有鉴于此，本申请提供了一种自修复微胶囊的合成方法，包括以下步骤：A)，将乳化剂、尿素、甲醛、反应促进剂、稀释剂、醇酸树脂与水混合后乳化，得到乳液；B)，将所述乳液升温、反应，得到自修复微胶囊。优选的，所述乳液的制备过程具体为：A1)，将乳化剂与水混合，加热后得到乳化剂水溶液；A2)，将尿素、反应促进剂与水混合后再与所述乳化剂水溶液混合，调节得到的溶液的pH值至3.4～3.6；A3)，将稀释剂、醇酸树脂与步骤A2)得到的溶液混合，乳化，再加入甲醛水溶液，得到乳液。优选的，所述乳化剂为聚乙烯酸酐类乳化剂、聚乙烯醇类乳化剂、聚醚类乳化剂或聚酯类乳化剂；所述反应促进剂为间苯二酚和氯化铵；所述稀释剂为不溶于水的有机溶剂。优选的，所述升温的速度为1～3℃/min，所述升温的温度至50～80℃，所述升温后的保温时间不小于4h。优选的，步骤A1)中，所述乳化剂与水的质量比为(2.0～3.5)：50。优选的，步骤A3)中，所述稀释剂与所述醇酸树脂的质量比不超过1:1。本申请还提供了一种自修复微胶囊，包括囊壁和芯材，所述囊壁为脲醛树脂，所述芯材包括醇酸树脂。本申请还提供了一种自修复涂料，包括基体与上述方案所述的合成方法合成的或上述方案所述的自修复微胶囊。优选的，所述基体为环氧树脂；所述自修复涂料中还包括固化剂；所述自修复微胶囊的含量为所述基体的5wt％～25wt％，所述基体与所述固化剂的质量比为100：(12～16)。本申请还提供了一种涂层，由上述方案所述的涂料涂覆于基材得到。本申请提供了一种自修复微胶囊的合成方法，其首先将乳化剂、尿素、甲醛、反应促进剂、稀释剂、醇酸树脂与水混合后乳化，得到乳液，再将得到的乳液升温并反应，由此得到了自修复微胶囊。本申请在自修复微胶囊制备过程中，以醇酸树脂为芯材，以尿素、甲醛为壁材原料，采用一步法原位合成了自修复微胶囊。本申请合成的自修复微胶囊加入涂料中，得到的涂层在受损时，微胶囊随之破裂，胶囊内部的醇酸树脂芯材流出，与空气接触反应成膜，修复受损部位，实现了微裂纹和划痕的自修复。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的微胶囊扫描电镜照片(低倍)；图2为本专利技术实施例1制备的微胶囊扫描电镜照片(高倍)；图3为本专利技术实施例1制备微胶囊过程中，预先剪切乳化后所得反应液光学显微镜照片；图4为本专利技术实施例1合成微胶囊过程中，不同时刻取微胶囊反应液观察所得的光学显微镜照片；图5为本专利技术实施例1制备的自修复涂层的示意图；图6为本专利技术实施例1制备的自修复涂层划痕修复后的3D激光表面形貌仪的扫描图像；图7为本专利技术实施例2制备的自修复涂层的扫描电镜照片；图8为本专利技术实施例3自修复涂层与空白试样的扫描电镜照片。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。针对目前自修复微胶囊在涂层中修复繁琐，效率低的问题，本专利技术公开了一种自修复微胶囊的合成方法，包括以下步骤：A)，将乳化剂、尿素、甲醛、反应促进剂、稀释剂、醇酸树脂与水混合后乳化，得到乳液；B)，将所述乳液升温、反应，得到自修复微胶囊。本申请利用一步法原位合成包覆醇酸树脂的自修复微胶囊，可将其添加入各类涂层材料中，制备得到单微胶囊自修复涂层，从而实现微裂纹和划痕的修复。在制备自修复微胶囊的过程中，首先将所有原料混合、乳化，得到乳液；此过程中，为了使原料充分混合，所述乳液的制备过程具体为：A1)，将乳化剂与水混合，加热后得到乳化剂水溶液；A2)，将尿素、反应促进剂与水混合后再与所述乳化剂水溶液混合，调节得到的溶液的pH值至3.4～3.6；A3)，将稀释剂、醇酸树脂与步骤A2)得到的溶液混合，乳化，再加入甲醛水溶液得到乳液。在上述过程中，首先将乳化剂与水混合，加热使乳化剂充分溶解，得到乳化剂水溶液；此过程制备了乳化剂溶液。所述乳化剂为本领域技术人员熟知的，示例的，所述乳化剂选自聚乙烯酸酐类乳化剂、聚乙烯醇类乳化剂、聚醚类乳化剂或聚酯类乳化剂，在具体实施例中，所述乳化剂选自乙烯马来酸酐共聚物。所述乳化剂与所述水的质量比为(2.0～3.5)：50；在具体实施例中，所述乳化剂与所述水的质量比为2.5:50；所述乳化剂与水的质量比过大，则表面张力停止减小，浪费原料；所述乳化剂与水的质量比过小，则表面张力过大，不利于乳化。在得到乳化剂水溶液后将尿素、反应促进剂与水混合，调节得到的溶液的pH值至3.4～3.6；此过程进行了自修复微胶囊壁材反应液的制备。本申请中所述尿素作为壁材原料，反应促进剂选自间苯二酚和氯化铵，所述反应促进剂促进囊壁交联，若没有反应促进剂，则胶囊壁不够致密，且强度低。上述溶液的pH值将直接影响微胶囊合成速率，pH值越大反应越快，反应快，则微胶囊囊壁粗糙，不够致密；反应慢，则微胶囊囊壁光滑，致密，但厚度较小；因此，上述溶液的pH值为3.4～3.6，在具体实施例中，上述溶液的pH值为3.46～3.53。在自修复微胶囊壁材反应液制备完成后，则将稀释剂、酸醇树脂与反应液混合，乳化，再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自修复微胶囊的合成方法，包括以下步骤：A)，将乳化剂、尿素、甲醛、反应促进剂、稀释剂、醇酸树脂与水混合后乳化，得到乳液；B)，将所述乳液升温、反应，得到自修复微胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种自修复微胶囊的合成方法，包括以下步骤：A)，将乳化剂、尿素、甲醛、反应促进剂、稀释剂、醇酸树脂与水混合后乳化，得到乳液；B)，将所述乳液升温、反应，得到自修复微胶囊。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述乳液的制备过程具体为：A1)，将乳化剂与水混合，加热后得到乳化剂水溶液；A2)，将尿素、反应促进剂与水混合后再与所述乳化剂水溶液混合，调节得到的溶液的pH值至3.4～3.6；A3)，将稀释剂、醇酸树脂与步骤A2)得到的溶液混合，乳化，再加入甲醛水溶液，得到乳液。3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述乳化剂为聚乙烯酸酐类乳化剂、聚乙烯醇类乳化剂、聚醚类乳化剂或聚酯类乳化剂；所述反应促进剂为间苯二酚和氯化铵；所述稀释剂为不溶于水的有机溶剂。4.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述升温的速度为1～3℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，于鹤龙，贺子腾，赵阳，王思捷，马万鹏，汪勇，宋占永，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：北京,11