微胶囊、微胶囊化鳞片和/或纤维及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种微胶囊、微胶囊化鳞片和/或纤维及其制备方法与应用。所述微胶囊的制备方法包括：使包含功能性材料、自固化树脂单体、乳化剂和溶剂的第一乳液与聚合物单体及酸混合形成第一混合物；将所述第一混合物与氧化剂混合并反应，获得第二混合物；以及，将包含功能性材料、自固化树脂单体、乳化剂和溶剂的第二乳液与所述第二混合物混合并反应，获得微胶囊。本发明专利技术制备的微胶囊化鳞片和/或纤维可以利用其交错排布的结构使纤维或鳞片在涂层中形成锯齿状的啮合结构，使得涂层的耐冲击性、致密性大大提高；同时本发明专利技术制备的微胶囊化鳞片和/或纤维作为功能性填料，适用于具有冲击环境下的自修复防腐或防污涂层。冲击环境下的自修复防腐或防污涂层。

【技术实现步骤摘要】
微胶囊、微胶囊化鳞片和/或纤维及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于表面处理
，具体涉及一种微胶囊、微胶囊化鳞片和/或纤维及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，由于有机/无机纤维或鳞片材料自身具有的耐热、拉伸强度和冲击强度高等特点以及它低廉的价格，而被许多国内外专家学者以及工程
的研究人员广泛地关注。尤其是在工程
所使用的增强复合材料领域中取得了良好的增强效应。
[0003]纤维或鳞片材料作为功能性填料应用广泛，加入不同种类性质的纤维或鳞片对涂层所起到的功能性改善也不尽相同。在涂料中加入尼龙纤维能够显著增强涂层的湿强度，而碳纤维和玻璃纤维湿强度变化小。黄麻纤维能够提高涂料的透气性；将鳞片加入到防腐涂料中，可以通过鳞片的迷宫效应大大提高涂层的防腐蚀性能。将聚丙烯纤维和硅酸铝纤维加入到涂料中还可以提高涂层的透气性，降低高温自重变形；在高性能混凝土中加入钢纤维和聚丙烯纤维，可在800度高温时增强混凝土的抗弯强度和劈裂强度，并且阻止混凝土爆裂；在水泥中掺入玻璃纤维可以改善水泥的强度和抗变形能力；将鳞片材料加入到保温涂料中在固化过程中也可以提高涂层抗开裂以及固化后起到保温作用；天然植物纤维改性处理及掺杂钢渣和石膏后可以改善纤维与基体的相容性等。研究人员进一步通过涂层法、氧化法、高能辐射法等方法来改善纤维或鳞片与树脂间的表面结合性、改变增强复合材料的力学性能、提高界面粘结性、改善界面强度以及表面相容性等，但这些方法都存在一些缺陷，例如工艺复杂、可控性差、对复合材料性能的改善较少等。如何提供一种简单高效的鳞片或纤维的改性方法是一个值得研究的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种微胶囊、微胶囊化鳞片和/或纤维及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
[0005]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术实施例提供了一种微胶囊的制备方法，其包括：
[0007]提供包含功能性材料、自固化树脂单体、乳化剂和溶剂的第一乳液，所述第一乳液的乳化液滴直径为0.1～5.0μm；
[0008]将所述第一乳液与聚合物单体及酸混合形成第一混合物；
[0009]将所述第一混合物与氧化剂混合并于10～40℃反应4～10h，获得第二混合物；
[0010]以及，将包含功能性材料、自固化树脂单体、乳化剂和溶剂的第二乳液与所述第二混合物混合并于10～40℃反应4～10h，获得微胶囊，其中所述第二乳液的乳化液滴直径为5.0～15μm。
[0011]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的微胶囊。
[0012]本专利技术实施例还提供了前述微胶囊的制备方法于制备微胶囊化纤维和/或鳞片中
的用途。
[0013]本专利技术实施例还提供了一种微胶囊化鳞片和/或纤维的制备方法，其包括：
[0014]采用前述方法制备第一乳液、第二乳液；
[0015]对鳞片和/或纤维进行活化、偶联剂改性处理，获得改性鳞片和/或纤维；
[0016]将所述改性鳞片和/或纤维、聚合物单体与酸混合，之后与所述第一乳液混合形成第三混合物；
[0017]将所述第三混合物与氧化剂混合并于10～40℃反应4～10h，获得第四混合物；
[0018]以及，将第二乳液与所述第四混合物混合并于10～40℃反应4～10h，获得微胶囊化鳞片和/或纤维。
[0019]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的微胶囊化鳞片和/或纤维。
[0020]本专利技术实施例还提供了前述的微胶囊化鳞片和/或纤维于制备功能涂料或功能涂层中的用途。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0022](1)本专利技术制备的微胶囊可根据需要具备不同的功能；
[0023](2)本专利技术通过对纤维或鳞片进行等离子表面活化，再用偶联剂处理活化后的纤维或鳞片，然后在经活化处理的纤维或鳞片表面沉积聚合具有功能性的微胶囊，微胶囊的囊壁具有缓蚀功能，囊芯采用具有不同功能的材料，采用该方法制备的微胶囊化鳞片和/或纤维或单独制备的微胶囊可以应用于不同的涂料或涂层中，通过改变囊芯材料使微胶囊具备不同的功能，从而在应用于不同环境或功用的涂料或涂层中时可以达到相应的功用性目的；
[0024](3)本专利技术制备的微胶囊化鳞片和/或纤维，相较于微胶囊、纤维或鳞片单独使用的情形，一方面，二者结合后可利用其位阻效应有效避免各自单独使用时微胶囊与纤维或鳞片的粘连和聚集，提高其在体系中的分散性，尤其在涂料体系中应用时，可有效避免因分散不均匀而造成的涂层缺陷，另一方面，其制备工艺采用不同尺寸的微胶囊在纤维或鳞片上呈交错排布，该排布使纤维或鳞片在涂层中应用时，可以利用其交错排布的结构进一步使纤维或鳞片在涂层中形成锯齿状的啮合结构，从而使纤维在涂层中嵌入更加牢固紧实，一方面增加耐冲击性，一方面提高了涂层致密性；
[0025](4)本专利技术制备的微胶囊化鳞片和/或纤维作为功能性填料，尤其适用于应用在自修复防腐或防污涂层中，不但可以达到自修复的目的，而且微胶囊自身的壁材具有防腐蚀功能，芯材同时具有其他重要的功能性，纤维自身也可以增加涂层的抗冲击性，因此，本专利技术制备的微胶囊化鳞片和/或纤维是一种具有广泛应用潜力和应用价值的新型复合功能填料。
具体实施方式
[0026]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是提供一种微胶囊化处理的纤维或鳞片的制备及应用，经该方法处理的纤维或鳞片可应用于各种具有抗冲击功能的自修复涂料体系中，用于提高纤维或鳞片的多元化应用性能。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0027]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发
明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本专利技术实施例的一个方面提供了一种微胶囊的制备方法，其包括：
[0029]提供包含功能性材料、自固化树脂单体、乳化剂和溶剂的第一乳液，所述第一乳液的乳化液滴直径为0.1～5.0μm；
[0030]将所述第一乳液与聚合物单体及酸混合形成第一混合物；
[0031]将所述第一混合物与氧化剂混合并于10～40℃反应4～10h，获得第二混合物；
[0032]以及，将包含功能性材料、自固化树脂单体、乳化剂和溶剂的第二乳液与所述第二混合物混合并于10～40℃反应4～10h，获得微胶囊，其中所述第二乳液的乳化液滴直径为5.0～15μm。
[0033]在一些较为具体的实施方案中，所述制备方法包括：
[0034]将功能性材料与自固化树脂单体混合形成功能性材料混合物，之后将所获功能性材料混合物、乳化剂依次加入溶剂，之后通过超声、搅拌混合均匀，形成所述第一乳液，其中所述功能性材料混合物与溶剂的质量比为(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微胶囊的制备方法，其特征在于包括：提供包含功能性材料、自固化树脂单体、乳化剂和溶剂的第一乳液，所述第一乳液的乳化液滴直径为0.1～5.0μm；将所述第一乳液与聚合物单体及酸混合形成第一混合物；将所述第一混合物与氧化剂混合并于10～40℃反应4～10h，获得第二混合物；以及，将包含功能性材料、自固化树脂单体、乳化剂和溶剂的第二乳液与所述第二混合物混合并于10～40℃反应4～10h，获得微胶囊，其中所述第二乳液的乳化液滴直径为5.0～15μm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将功能性材料与自固化树脂单体混合形成功能性材料混合物，之后将所获功能性材料混合物、乳化剂依次加入溶剂，之后通过超声、搅拌混合均匀，形成所述第一乳液，其中所述功能性材料混合物与溶剂的质量比为(3.0～6.0)∶100，所述乳化剂与溶剂的质量比为(0.5～2.0)∶100，所述功能性材料与自固化树脂单体的质量比为1∶1～3∶1；和/或，所述制备方法包括：将功能性材料与自固化树脂单体混合形成功能性材料混合物，之后将所获功能性材料混合物、乳化剂依次加入溶剂，之后通过超声、搅拌混合均匀，形成所述第二乳液，其中所述功能性材料混合物与溶剂的质量比为(6～10)∶100，所述乳化剂与溶剂的质量比为(1.0～4.0)∶100，所述功能性材料与自固化树脂单体的质量比为1∶1～3∶1；和/或，所述制备方法具体包括：(1)将聚合物单体与酸混合并超声分散30～60min，之后加入第一乳液混合，形成所述第一混合物，其中所述聚合物单体与酸的质量比为(5～10)∶100，所述第一乳液与聚合物单体和酸的二者之和的质量比为(15～25)∶100；(2)将氧化剂溶于水形成氧化剂溶液，之后将所述氧化剂溶液与所述第一混合物混合并于10～40℃反应4～10h，获得第二混合物，其中所述氧化剂与聚合物单体的质量比为1～2∶1，所述氧化剂溶液的浓度为30～50wt％；(3)将第二乳液与第二混合物混合并于10～40℃反应4～10h，再经过滤、洗涤、干燥，获得所述微胶囊，其中所述第二乳液与第二混合物的质量比为(15～25)∶100。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述功能性材料包括杀菌剂、缓蚀剂、抗紫外剂、抗老化剂、清香剂中的一种或两种以上的组合，优选包括季铵化聚乙烯亚胺、吡啶季铵盐、巯基苯并噻唑、苯并三氮唑的混合物，尤其优选包括巯基苯并噻唑、吡啶季铵盐和季铵化聚乙烯亚胺的混合物；和/或，所述自固化树脂单体包括含
‑
COOH、
‑
COOR、
‑
OH、R
‑
SH、Ar
‑
SH、
‑
NH2、羟甲基、仲胺基、酸酐基中的任意一种或两种以上的组合的环氧树脂，其中R为碳原子数为1～5的烷基基团，Ar为苯、萘、蒽、醌中的任一种或其衍生物；优选的，所述自固化树脂单体包括羟甲基化的双酚A二缩水甘油醚、N，N
′‑
二
‑
(对羟基苄基)
‑
乙二胺二缩水甘油醚、环氧化四氢苯二甲酸酐中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述乳化剂包括span80和/或span80与tween60、tween65、tween80中的任意一种混合形成的复配物；优选的，所述复配物中span80与tween60、tween65、tween80中的任意一种混合物之和的质量比为5∶1～1∶1；
和/或，所述溶剂包括水；和/或，所述聚合物单体包括吡咯、噻吩、苯胺中的任意一种或两种以上的组合，优选为苯胺；和/或，所述酸包括盐酸、硫酸、重铬酸、高氯酸、磷酸、植酸中的任意一种或两种以上的组合，优选包括盐酸、磷酸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昕，王立平，卢光明，毛飞雄，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：