微胶囊自修复砂浆的试验研究

为了解决混凝土开裂提高建筑物的使用寿命以及耐久性能,本文以脲醛树脂作为微胶囊囊壁、环氧树脂E-44作为微胶囊囊芯,采用原位复合法分两步合成微胶囊.本实验探究通过控制囊芯与囊壁质量比为3:10、尿素和甲醛的摩尔比为4:1、温度85 ℃、搅拌时间为3 h等因素,配制出结构完整致密的微胶囊.双掺固化剂和微胶囊制备不同微胶囊掺量的自修复砂浆,探究固化剂和微胶囊掺量对自修复砂浆强度的影响,并对自修复砂浆试件施加不同比例的预压力和空白试验做对照以探究自修复砂浆强度的影响因素以及修复率高低.研究表明,当微胶囊掺量为6%、预压力为50%时自修复砂浆的修复率最高.     

路面材料自修复微胶囊制备工艺研究

以环氧树脂为囊芯,明胶和阿拉伯胶为囊壁,十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂合成自修复微胶囊。考察了囊材和芯材的比例、反应时间、体系的pH、乳化剂的用量等因素对自修复微胶囊包覆率影响。确定了制备自修复微胶囊的最佳工艺:即囊材和芯材的质量比为10∶9,加入15 mL质量分数为4%的SDS为乳化剂,在pH低于4.0时持续反应3 h合成包覆率为69.9%的自修复微胶囊。     

包裹硅酸钠的微胶囊自修复混凝土在不同修复剂下的修复性能

以九水硅酸钠为主要囊芯材料、乙基纤维素为囊壁材料制备了一种粒径为1 000～1 250 μm的自修复混凝土微胶囊.以三种氟硅酸盐为固化剂,探究在不同固化剂,不同微胶囊掺量下水泥砂浆的基本力学性能及自修复性能.结果 表明以氟硅酸钠为固化剂的微胶囊自修复水泥砂浆具有明显的自修复性能,且当微胶囊掺量为1％时对水泥砂浆的抗压强度有一定的增强作用.     

自修复智能涂料研究进展:概念、作用机理及应用

介绍了自修复涂料的基本概念、自修复作用原理,重点介绍了目前发展较快的几种自修复涂层,包括微胶囊自修复涂层、液芯/中空纤维自修复涂层、氧化还原反应自修复涂层、可逆反应自修复涂层和形状记忆自修复涂层。同时,对目前自修复涂料在混凝土涂层、防腐涂层、汽车涂料和3C产品等领域的应用现状进行了综述。最后,对自修复涂料未来的发展和应用前景进行了展望。     

涂料用自修复微胶囊的制备工艺研究

涂料应用中往往会出现一些人们肉眼难以察觉的损伤。若存在一种自修复材料,能够在涂层破损时发挥自愈作用,则可以大大延长涂料的寿命。本研究制备了一种微胶囊,以填料的方式加入到涂料中,可对受损涂层起到自修复的作用。采用原位聚合法,以KH-550改性的双酚F环氧树脂为囊芯原料,合成脲醛树脂包裹环氧树脂的微胶囊。探讨了原料比、乳化剂用量、搅拌速率等因素对微胶囊性能的影响。结果表明:当囊壁与囊芯的质量比为1∶0.8,乳化剂SDBS用量为0.8%,搅拌速率为300 r/min,酸化时间为2～3 h,控温60℃时微胶囊的各项性能较好。     

异氰酸酯微胶囊研究进展

本文综述了异氰酸酯微胶囊在基体材料中的自修复机理,按照异氰酸酯微胶囊的芯材类型,从脂环族、脂肪族和芳香族三个方面介绍了使用不同聚合方法制备的不同囊壁(单层,双层和杂化层)的异氰酸酯微胶囊的覆盖率、渗透性、耐溶剂性和修复效率,并简要介绍了异氰酸酯微胶囊在聚合物防腐涂料、自清洁涂层、耐摩擦涂层、水处理膜及胶粘剂方面的应用,最后提出了现有异氰酸酯微胶囊存在的主要问题及未来的发展方向。     

二步法制备亚麻油微胶囊及在自修复涂层中的应用

以亚麻油为芯材,脲醛树脂为壁材,采用二步法制备自修复微胶囊。通过探讨芯壁比、乳化剂用量、pH等对微胶囊形貌及性能的影响,确定了微胶囊的最佳合成工艺。将微胶囊应用到环氧树脂基体中制备自修复涂层,并考察了涂层的力学性能及自修复性能。结果表明,当芯壁比为3:5时,乳化剂用量为1.5wt%,脲醛树脂预聚温度为70℃,终点pH为3.0时,制备的微胶囊呈规则球形结构,平均粒径约为140μm,具有良好的热稳定性。当涂层中微胶囊质量分数为3%时,涂层的力学性能提升幅度较大。     

聚脲基双壁微胶囊型自修复涂层及其拉伸力学特性研究

以己二胺为外芯、异佛尔酮二异氰酸酯（ IPDI）预聚物为内芯,聚脲为内外囊壁,制备了聚脲基双壁微胶囊。应用光学显微镜（ OM）和扫描电镜（ SEM）测试分析了微胶囊的形成过程、表面形貌和粒径分布,利用红外光谱仪（FT-IR）与热重分析仪（TGA）对微胶囊的微观结构与热稳定性进行了表征。将微胶囊掺入环氧树脂中制备了自修复涂层,并借助力学试验机与数字散斑相关方法（DSCM）研究了涂层的抗拉性能及其断裂区域变形行为。结果表明：聚脲基微胶囊的双壁结构已形成,并将内外芯材成功包封,微胶囊呈球形分布,乳液和干燥状态下的平均粒径分别为 3. 8 μm和0. 7 μm,且具有良好的热稳定性,其内外芯质量分数分别为 7%和29%。含 3%微胶囊的自修复涂层具有良好的自修复效果。     

原位聚合法制备微胶囊在功能材料的应用进展

综述了原位聚合法制备微胶囊原理、制备影响因素和在功能材料领域的应用进展。分别介绍了油容性单体和水溶性单体利用原位聚合法制备微胶囊的原理及过程,探讨了囊壁种类、芯壁比、乳化剂种类、乳化剂浓度、乳化速率和搅拌速率等制备工艺对微胶囊包覆效果和性能的影响,重点阐述了原位聚合法制备微胶囊在相变材料、阻燃材料和自修复材料领域中的应用,并讨论了应用过程中存在的优缺点,总结了原位聚合法制备微胶囊的工艺缺陷,并对微胶囊与功能基体材料相容性不足的问题进行了展望。     

溶剂挥发法制备聚砜包覆桐油自修复微胶囊

以聚砜为壁材,桐油为芯材,采用溶剂挥发法制备了聚砜（PSF）包覆桐油自修复微胶囊。考查了不同种类的分散剂、搅拌速度、芯壁比（芯材与壁材的质量比）等工艺参数对微胶囊性能的影响,通过扫描电子显微镜、光学显微镜和热重分析仪等对微胶囊的表观形貌、粒径、壁厚、包覆率和热稳定性能等进行表征。采用所合成的微胶囊制备了环氧树脂基防腐蚀涂层,并对其防腐蚀性能进行了评价。结果表明,30 ℃时,以明胶/聚乙烯醇复配体系作为分散剂,芯材与壁材质量比为1.3:1,搅拌速度为700 r/min时制备出的微胶囊表面光滑致密,粒径在130 μm左右,热稳定温度为350 ℃;盐雾实验结果表明,所制备的微胶囊自修复涂层具有良好的防腐蚀性能。     

自修复材料及在涂料中的应用

介绍了自修复技术,讨论了目前研究最多的微胶囊技术,包括材料的选择和制备、修复机理、研究进展及在涂料中的应用等.     

微胶囊制备技术及其聚合物基功能复合材料研究与应用进展

介绍了微胶囊中芯材与壁材的结构,以及对制备微胶囊所需条件和常用于制备微胶囊的芯材与壁材的物质。分析了常用的原位聚合法、界面聚合法、乳液聚合法、Pickering乳液聚合法、悬浮聚合法、种子微悬浮聚合法、掺杂种子微悬浮聚合法、聚合诱导相分离法和物理制备法共9种方法。介绍了微胶囊在相变储能、隐身、自润滑、自修复等功能材料中的应用。展望了微胶囊的应用前景。     

微胶囊自修复剂的研究进展

为验证微胶囊诱导碳酸钙沉淀可用于混凝土道面的修复，介绍了微胶囊自修复剂修复裂缝的研究进展，从微生物与砂浆之间的性能影响、微胶囊固载和裂缝修复效果三个方面进行了综述。探讨了微生物胶囊发展的应用评价和存在的问题，指出微生物修复混凝土裂缝是一种新型环保的自修复方式。微生物胶囊修复具有灵活性高、可自动捕捉裂缝和环境破坏性小等优点，可在很大程度上解决由混凝土道面裂缝引发的事故，降低危险，保障生命财产安全，有较好的发展前景。     

自修复微胶囊及其防护涂层应用研究进展

随着自修复技术的不断发展,微胶囊在防护涂层等领域日益表现出突出的应用优势。文中综述了单壁、双壁自修复微胶囊的配方设计与结构性能以及微胶囊的模拟仿真研究现状,综述了以异氰酸酯、环氧树脂、缓蚀-腐蚀抑制剂、植物油为修复剂的自修复微胶囊在防护涂层中的应用研究进展,总结了现有微胶囊自修复材料存在的问题,提出了将自修复微胶囊与分子动力学模拟相结合的研究方法,希望通过该方法建立微胶囊宏微观结构与性能的关联性规律,实现对微胶囊自修复机理的深入探索与研究。     

“核-壳”微胶囊改性碳纤维树脂基摩擦材料的性能研究

为了进一步提高树脂基复合材料在使用中的安全性和使用寿命,本文引入一种具有自修复性能的微胶囊,以修复粘结产生的微裂纹,从而改善材料的摩擦学性能。通过界面聚合法,以脲醛树脂为囊壁,环氧树脂为囊芯材料,制备微胶囊,并分析乳化剂的用量对微胶囊产率和囊芯率的影响;采用SEM观察微胶囊的微观形貌、FTIR表征化学组分;研究微胶囊的加入对复合材料摩擦磨损性能的影响规律。实验结果表明,制备微胶囊直径为40～60μm、壁厚为2～3μm的粗糙球体;乳化剂的优化用量为14mmol时,微胶囊的产率为67.5%,囊芯率为64.88%;当微胶囊的添加量为5%时,复合材料的平均摩擦系数为0.141,比未添加时提高了19%,磨损率明显降低了40%,表明微胶囊技术能够较好地改善复合材料的摩擦性能。     

醇酸树脂微胶囊的制备及环氧涂层自修复性能

采用三聚氰胺-脲醛树脂（MUF）为壁材、合成的花椒籽油醇酸树脂为芯材,原位聚合法制备自修复微胶囊,探讨了微胶囊的制备工艺。并采用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、热重分析仪（TGA）和粒径分析仪对微胶囊的表面形貌、化学结构、热稳定性及其粒径分布进行了测试表征。将醇酸树脂微胶囊分散到环氧基体中,研究了环氧涂层的力学性能和自修复性能。实验结果表明,当乳化剂浓度为2.0g/L、芯壁比为2∶1、终点pH为3.5时,微胶囊呈球形结构,无明显的缺陷和损伤,平均粒径为97.44μm,热稳定性良好。当添加质量分数5%的微胶囊时,与未添加微胶囊的自修复涂层相比,其弯曲强度、拉伸强度、黏结强度及其冲击强度分别提高了50.4%、50.0%、40.0%及25.2%,且涂层的自修复性能良好。     

聚脲甲醛包覆双环戊二烯微胶囊的热稳定性研究

采用原位聚合法,以聚脲甲醛为壁材、以双环戊二烯(DCPD)为囊芯合成聚脲甲醛包覆DCPD微胶囊。采用傅立叶变换红外光谱对其化学结构进行表征,利用热失重分析法和差示扫描量热法表征微胶囊的热稳定性。研究结果表明,聚脲甲醛包覆DCPD微胶囊在温度低于50℃时具有很好的热稳定性并能保持微胶囊的完整性,适合于制备低温或室温成型自修复复合材料。     

一步法制备聚脲甲醛包覆反应性乙烯基硅油微胶囊

以聚脲甲醛(PUF)为囊壁,乙烯基硅油为囊芯,采用原位聚合"一步法"成功制备出具有自修复功能且粒径均匀的新型PUF包覆乙烯基硅油微胶囊。研究了分散剂/表面活性剂种类及用量、m(囊芯)∶m(囊壁)比例对微胶囊物理性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)、金相显微镜、激光粒度分析仪和红外光谱(FT-IR)法等对微胶囊的形貌、粒径大小等进行了研究。结果表明:选用较高浓度的聚乙烯醇(PVA1799)作为分散剂时,有利于微胶囊的形成;当w(PVA1799)=3.00%(相对于体系总质量而言)、m(囊芯)∶m(囊壁)=2.8∶1.0时,在1500r/min条件下,可制备出平均粒径小于20μm且粒径分布较均匀的理想微胶囊。     

脲醛树脂包覆环氧树脂微胶囊的制备及性能研究

制备了脲醛树脂包覆环氧树脂(EP-UF)微胶囊,探讨了芯材与壁材的质量比、工艺条件对微胶囊的性能影响,以及微胶囊对EP基体的修复过程与修复能力。结果表明,当脲甲醛预聚体的合成温度为70℃、EP和苯甲醇的质量比为10:3、芯材与壁材的质量比为0.8、乳化剂用量为5%-7%、分散搅拌速度为500r/min、pH=3时,所制得的EP-UF微胶囊的平均粒径约为55μm,囊壁的密闭性好、强度高,芯材的包覆率高、流动性好,微胶囊填充EP基体材料的拉伸强度、修复率较高。     

二步法制备脲醛树脂包覆环氧树脂溶液微胶囊

采用二步法制备了脲醛树脂为囊壳、环氧树脂的乙酸乙酯溶液为囊芯的微胶囊。研究了乳化剂类型及用量、搅拌速率、反应物浓度对微胶囊制备及性能的影响,通过光学显微镜和热重分析仪测试了微胶囊的形貌、粒径和热稳定性。结果表明:采用高分子乳化剂能够得到较好的微胶囊,随着其用量的增加或搅拌速率的提高,微胶囊平均粒径变小;随着反应物浓度的增加,微胶囊的产率提高,囊壳变得坚固而粗糙;采用二步法制备的微胶囊的热稳定性优于一步法,两者皆适用于制备自修复材料。