一种双组份自修复微胶囊材料及其制备方法
一种双组份自修复微胶囊材料及其制备方法
近年来，随着材料科学的快速发展，自修复材料因其独特的性能和广泛的应用前景而备受关注。其中，双组份自修复微胶囊材料因其优异的防腐性能和快速修复能力，在金属防腐领域展现出巨大的应用潜力。本文介绍了一种创新的双组份自修复微胶囊材料及其制备方法，该技术通过将异氰酸酯修复剂和胺类固化剂同时包覆于一个微胶囊中，实现了快速、高效的自修复效果。
背景技术
在金属防腐领域，有机涂层是最常用的保护手段，约占防护成本的三分之二。然而，涂层在运输和使用过程中不可避免地会受到环境和机械因素的破坏，导致防护性能受损。传统的防腐自修复微胶囊虽然可以与环境中的水发生反应生成高聚物，但反应活性较低，修复过程较长，且环境中的水量不稳定，可能导致修复不充分。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本发明提供了一种双组份自修复微胶囊材料。该材料包括一级微胶囊芯材以及包覆于其外的一级壁材。其中，一级微胶囊芯材由a组份的修复剂微胶囊与b组份的固化剂组成。a组份的修复剂微胶囊包括二级芯材以及包覆于其外的二级壁材，而b组份的固化剂是多元胺。
制备方法
该双组份自修复微胶囊材料的制备方法主要包括以下步骤：
制备聚氨酯-异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊：在常温下将去离子水与阿拉伯树胶搅拌形成水相ⅰ；将甲苯二异氰酸酯的预聚体l-75、异佛尔酮二异氰酸酯和乙酸乙酯混合形成均一的油相ⅰ；再将油相ⅰ加入到水相ⅰ中乳化搅拌形成水包油乳液，滴加1,4-丁二醇后在50℃下搅拌反应，通过过滤、洗涤和干燥后得到聚氨酯-异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊。
制备酚醛/聚氨酯-异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊：将醇溶性酚醛树脂、无水乙醇与nl固化剂混合形成溶液；将聚氨酯-异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊加入到由醇溶性酚醛树脂、无水乙醇与nl固化剂混合形成的溶液中，形成固液混合物ⅰ；将二甲基硅油与疏水纳米二氧化硅，高速剪切机混合搅拌均匀形成连续相ⅰ；在常温下将固液混合物ⅰ滴加入连续相中搅拌反应后，通过过滤、洗涤和干燥得到a组份的酚醛/聚氨酯-异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊。
制备双组份自修复微胶囊材料：将多元胺与去离子水溶解制得b组份的固化剂，即形成水相ⅱ；将环氧树脂与乙二胺混合后，加入纳米二氧化硅搅拌均匀，形成油相ⅱ；将水相ⅱ加入油相ⅱ中乳化搅拌形成乳液；在二甲基硅油中加入纳米二氧化硅经高速搅拌溶解为连续相ⅱ；然后将酚醛/聚氨酯-异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊加入乳液中，形成混合物ⅱ；在常温下将混合物ⅱ滴加入连续相ⅱ中搅拌反应，经过滤、洗涤和干燥得到双组份自修复微胶囊材料。
优势特点
快速固化：a组份的修复剂为异氰酸酯，b组份的固化剂为胺类固化剂，胺类的活性氢原子与异氰酸酯基的反应活性很高，能够实现快速固化。
精准匹配：同时包含a组份的修复剂与b组份的固化剂，保证单个微胶囊破裂后，修复剂与固化剂的相遇以及的二者含量比例的适量。
工艺优化：提前在制备b组份固化剂微胶囊的工艺过程中，引入a组份修复剂微胶囊，不但缩短了整个自修复涂层制备工艺过程，还使得a组份与b组份的含量实现一定程度的精确控制。
这种创新的双组份自修复微胶囊材料不仅提高了修复效率，还减少了微胶囊的过多引入对涂层的不利影响，为金属防腐领域提供了新的解决方案。