CN102391710A

CN102391710A - 一种用于金属防腐涂料的自修复微胶囊及其制备方法

Info

Publication number: CN102391710A
Application number: CN2011102617483A
Authority: CN
Inventors: 鄢瑛; 赵鹏; 张会平
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明公开了一种用于金属防腐涂料的自修复微胶囊及其制备方法，属于自修复材料技术领域。所述自修复微胶囊，壁材为脲醛树脂，芯材为天然植物油，采用一步原位聚合法制备。所述天然植物油来源广泛，廉价易得。金属防腐涂料涂布于金属表面形成防腐涂层，长期使用过程中会产生微裂纹，导致埋植于涂料内部的自修复微胶囊受外力破裂，释放出来的天然植物油无需催化剂可直接与空气中的氧气发生交联聚合反应，修补微裂纹以防止金属表面的进一步腐蚀。用这类芯材物质合成的自修复微胶囊具有良好的机械性能，制备工艺简单、成本低，可广泛应用于汽车工业和船舶工业等金属防腐涂料的自修复。

Description

一种用于金属防腐涂料的自修复微胶囊及其制备方法

技术领域

本发明涉及自修复材料技术领域，特别涉及一种用于金属防腐涂料的自修复微胶囊及其制备方法。

背景技术

控制金属腐蚀的主要技术之一是通过在金属表面覆盖一层有机或无机金属防腐涂料以防止外界的腐蚀介质接触金属表面形成腐蚀。金属防腐涂层在长期的使用过程中由于受到物理冲击、温度交变、老化等因素的影响，容易在涂层内部形成微裂纹，裂纹逐渐延伸扩展使金属表面暴露于大气的水汽和氧气环境中，加剧涂层的剥落，降低了涂料的使用性能。除了局部腐蚀，再涂要求对表面进行局部处理和减少厚度，无疑会增加成本和降低金属的使用寿命。

近年来，具有自修复功能的微胶囊材料获得广泛关注，它能在无需任何外界人工介入的情况下自动检测修复材料内部产生的裂纹。微胶囊技术是一种在固体或液体颗粒表面包覆一层性能稳定的高分子膜形成具有核壳结构的复合材料技术。将自修复微胶囊埋植于基体中，在基体产生微裂纹后，导致埋植于内部的自修复微胶囊受外力破裂，释放出芯材，在虹吸作用下与事先埋入基体中的催化剂发生交联聚合反应修复裂纹面，防止微裂纹进一步扩展，实现自修复。专利号CN101659719A，US6518330，US7108914公开的自修复微胶囊，在破裂时释放出的芯材与催化剂的接触具有随机性，芯材不能全部发生聚合反应，降低材料的自修复效率，增加了自修复材料的制备难度；同时高活性催化剂来源较窄，价格昂贵，不稳定，易受环境影响而失活。另外，制备微胶囊的原位聚合法多为两步法，即壁材单体先在弱碱性条件下发生加成反应，后在弱酸性条件下发生缩聚反应，工艺复杂，耗时耗能，难以实现大规模生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于金属防腐涂料的自修复微胶囊及其制备方法，此法制备的自修复微胶囊具有制备工艺简单、成本低等特点，可广泛应用于汽车工业和船舶工业等金属防腐涂料的自修复。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种用于金属防腐涂料的自修复微胶囊，所述壁材为脲醛树脂，所述芯材为天然植物油。

在上述的用于金属防腐涂料的自修复微胶囊，所述的天然植物油为桐油、亚麻油、梓油、苏子油、***油、豆油、红花子油、葵花油、棉子油、椰子油、玉米油、米糠油的一种以上。

在上述的用于金属防腐涂料的自修复微胶囊的制备步骤包括：

（1）将乳化剂、脲加入去离子水中；

（2）调节溶液pH为2.00～3.50，酸化30～180 min，加入消泡剂；

（3）在转速为1500～10000 r/min条件下，加入天然植物油乳化5~50min，形成稳定乳液；

（4）在40~80℃机械搅拌下加入甲醛，反应2～6h；将反应产物经洗涤、抽滤、真空干燥后，得到自修复微胶囊产品。

用于金属防腐涂料的自修复微胶囊的制备方法，其特征在于反应过程为一步原位聚合。所述乳化剂用量占总重量0.01~3%；所述脲用量占总重量1~2%；所述消泡剂用量占总重量0.01~1%；所述天然植物油用量占总重量0.5%~15%；所述甲醛用量占总重量1~2%；余量为去离子水。

制得的用于金属防腐涂料的自修复微胶囊，其芯壁比为1:5~5:1，粒径为1~1000μm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）自修复微胶囊的芯材采用天然植物油，来源广泛，廉价易得，采用这类芯材物质制备的自修复微胶囊具有良好的机械性能。

（2）微胶囊破裂后释放出的天然植物油无需催化剂可直接与空气中的氧气发生聚合反应，修复裂纹面，防止微裂纹进一步扩展，实现自修复，有利于提高材料的自修复效率。

（3）采用一步原位聚合法制备的自修复微胶囊改善以往两步法工艺缺陷，具有制备工艺简单、成本低等特点，可广泛应用于汽车工业和船舶工业等金属防腐涂料的自修复。

附图说明

图1 是本发明制备的自修复微胶囊的光学显微镜照片。

图2 是本发明制备的自修复微胶囊的粒径分布图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但不受限于这些实施例。

实施例1

将0.78g 乳化剂OP-10、5g脲、溶解于260 ml去离子水中；调节溶液pH为2.50，酸化90 min；加入0.05g消泡剂正辛醇；在转速为3000 r/min条件下，加入9.69g桐油，乳化15min，形成稳定乳液；在70℃机械搅拌下加入4.69g甲醛，反应4h；将反应产物经洗涤，抽滤，真空干燥后，得到自修复微胶囊产品。制备所得微胶囊平均粒径为26.25μm，芯材含量为62.3%。

实施例2

将0.97g 乳化剂十二烷基苯磺酸钠、5g脲、溶解于260 ml去离子水中；调节溶液pH为3.00，酸化120 min；加入0.1g消泡剂正辛醇；在转速为5000 r/min条件下，加入19.38g亚麻油，乳化30min，形成稳定乳液；在70℃机械搅拌下加入4.69g甲醛，反应4h；将反应产物经洗涤，抽滤，真空干燥后，得到自修复微胶囊产品。制备所得微胶囊平均粒径为20.28μm，芯材含量为78.9%。

实施例3

将1.16g 乳化剂吐温80、5g脲、溶解于260 ml去离子水中；调节溶液pH为2.50，酸化120 min；加入0.01g消泡剂正辛醇；在转速为7000 r/min条件下，加入重量比为1:1的豆油和葵花油复配共19.38g，乳化40min，形成稳定乳液；在70℃机械搅拌下加入4.69g甲醛，反应4h；将反应产物经洗涤，抽滤，真空干燥后，得到自修复微胶囊产品。制备所得微胶囊平均粒径为20.12μm，芯材含量为75.2%。

Claims

1.一种用于金属防腐涂料的自修复微胶囊，其特征在于壁材为脲醛树脂，芯材为天然植物油。

2.如权利要求1所述的用于金属防腐涂料的自修复微胶囊，其特征在于，所述天然植物油为桐油、亚麻油、梓油、苏子油、***油、豆油、红花子油、葵花油、棉子油、椰子油、玉米油、米糠油中的一种以上。

3.制备如权利要求1所述的自修复微胶囊的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将乳化剂、脲加入去离子水中；

（2）调节溶液pH为2.00～3.50，酸化30～180 min，加入消泡剂；

4.如权利要求3所述的用于金属防腐涂料的自修复微胶囊的制备方法，其特征在于反应过程为一步原位聚合。

5.如权利要求4所述的用于金属防腐涂料的自修复微胶囊的制备方法，其特征在于所述乳化剂用量占总重量0.01~3%；所述脲用量占总重量1~2%；所述消泡剂用量占总重量0.01~1%；所述天然植物油用量占总重量0.5%~15%；所述甲醛用量占总重量1~2%；余量为去离子水。