CN108452750B - 一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，本发明中加入明胶改性脲醛树脂作为囊壁，改善了自愈合微胶囊表面的柔韧性，得到的微胶囊形态好、表面光滑、结构致密，具有较高的强度；本发明中以硅烷偶联剂处理SiO2表面后接枝到脲醛树脂囊壁表面，在微胶囊的表面形成的SiO2层，具有良好的阻隔性能和强度，从而减少了微胶囊粘连现象的发生，制备的微胶囊稳定性好、粒径分布均匀；利用本发明方法制备得到的微胶囊，在囊芯中加入正丁基缩水甘油醚溶剂，对改性环氧树脂囊芯有较好的稀释作用，利用虹吸效应的原理，环氧树脂溶液可沿缝隙完全渗透至整个涂膜受损部位，发生交联固化反应，从而达到自愈合效果。

Description

一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法
技术领域
本发明属于涂料制备技术领域，具体涉及一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法。
背景技术
阴极电泳涂料是20世纪70年代中期发展起来的一种防腐蚀涂层，相比阳极电泳涂料，在泳透力及防腐性方面具有更优异的性能，并得到工业化应用。在工件生产或使用过程中，不可避免地发生磕碰、划伤等问题，从而大大降低了涂料保护的功能，影响了漆膜的整体防腐性，所以需要增加漆膜的自愈合能力。
近年来，微胶囊在自修复材料中的应用成为研究热点。微胶囊技术的优势在于，可以通过囊壁将囊芯包裹而与外界隔离，从而保护囊芯不被影响，在适当的条件下（如压力、加热、辐射）使囊壁破裂释放囊芯。微胶囊的常用制备方法有原位聚合法、喷雾干燥法、复凝聚法等。利用原位聚合法合成的微胶囊耐化学性好和粒径小，制得的微胶囊形貌良好、强度高。但在原位聚合反应过程中存在乳液黏度过大，使微胶囊之间发生粘连现象，微胶囊的表面有破损现象发生，造成微胶囊表面粗糙、稳定性差、粒径分布不均等问题；且微胶囊中囊芯在修复过程中存在黏度较大，不利于毛细管虹吸作用发生的问题，从而达不到自愈合效果。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明提供了一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，提高自愈合微胶囊的形态及稳定性。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
（1）SiO2溶液的制备：
称一定量的硅烷偶联剂、SiO2、95%乙醇和无水乙醇混合均匀后，超声振荡25-40min，之后将混合液转移到水浴锅中，50-60℃恒温恒速搅拌3-4h，自然冷却后，将得到的混合溶液离心除去上层清液，得到的胶状SiO2水解后待用；
（2）脲醛树脂预聚物的制备：
在室温条件下将5.0-6.0g尿素、10.0-12.5g质量分数为37%的甲醛溶液加至三口烧瓶中混合搅拌，当尿素溶解后，加入适量三乙醇胺将pH值调到8.5-9.3，之后置于水浴锅中，保持温度在65-80℃，反应60-90min，得到透明的脲醛树脂预聚物溶液；
（3）微胶囊的制备：
a、将上述脲醛树脂预聚物溶液降温至30-50℃后，加入配好的明胶水溶液，搅拌分散均匀后，再加入10-20mL适量3-5%乳化剂溶液和30-55mL水并充分搅拌，缓慢加入4-10mL溶剂正丁基缩水甘油醚和18-23g硅烷偶联剂改性环氧树脂，在500-800 r/min搅拌乳化60-80min；
b、之后在50-55℃恒温水浴和400-500r/min转速条件下，用10%柠檬酸调节pH值为2.5-3.5，加入0.2-0.4g氯化铵和0.4-0.6g间苯二酚，混合反应25-60min后加入上述步骤（1）SiO2溶液，继续反应2-3h，得到的悬浮液经减压抽滤、洗涤，得到滤饼，室温条件下干燥即可。
其中，所述步骤（1）中硅烷偶联剂的用量为5-10%。
其中，所述步骤（3）明胶在整个反应体系中的质量分数为0.25-0.6%。
其中，所述步骤（3）乳化剂包括聚乙烯-马来酸酐交替共聚物、苯乙烯马来酸酐聚合物。
其中，所述微胶囊表面Si的质量分数在2.5-3.5%。
与现有技术相比，本发明的有益效益如下：
本发明中加入明胶改性脲醛树脂作为囊壁，解决了脲醛树脂脆性大的问题，改善了自愈合微胶囊表面的柔韧性，得到的微胶囊表面光滑、结构致密，具有较高的强度，另外明胶的羟基基团容易与脲醛树脂的氨基、硅烷偶联剂改性环氧树脂的氨基反应，有利于脲醛树脂在微胶囊表面沉积，使微胶囊的形态好，包覆率高，囊壁结构致密；本发明中以硅烷偶联剂处理SiO2表面后接枝到脲醛树脂囊壁表面，SiO2紧紧地覆盖在微胶囊的表面并形成了SiO2层，具有良好的阻隔性能和强度，从而减少了微胶囊粘连现象的发生，制备的微胶囊稳定性好、粒径分布均匀；利用本发明方法制备得到的微胶囊，在囊芯中加入正丁基缩水甘油醚溶剂，对改性环氧树脂囊芯有较好的稀释作用，利用虹吸效应的原理，环氧树脂溶液可沿缝隙完全渗透至整个涂膜受损部位，发生交联固化反应，从而达到自愈合效果。
具体实施方式
实施例1
一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
（1）SiO2溶液的制备：
称一定量的硅烷偶联剂、SiO2、95%乙醇和无水乙醇混合均匀后，超声振荡30min，之后将混合液转移到水浴锅中，55℃恒温恒速搅拌4h，自然冷却后，将得到的混合溶液离心除去上层清液，得到的胶状SiO2水解后待用；
所述硅烷偶联剂的用量为8%；
（2）脲醛树脂预聚物的制备：
在室温条件下将5.5g尿素、12g质量分数为37%的甲醛溶液加至三口烧瓶中混合搅拌，当尿素溶解后，加入适量三乙醇胺将pH值调到9.0，之后置于水浴锅中，保持温度在70℃，反应60min，得到透明的脲醛树脂预聚物溶液；
（3）微胶囊的制备：
a、将上述脲醛树脂预聚物溶液降温至40℃后，加入配好的明胶水溶液，搅拌分散均匀后，再加入15mL适量3%聚乙烯-马来酸酐交替共聚物溶液和45mL水并充分搅拌，缓慢加入8mL溶剂正丁基缩水甘油醚和20g硅烷改性环氧树脂，在600 r/min搅拌乳化60min；
所述明胶在整个反应体系中的质量分数为0.4%；
b、之后在50℃恒温水浴和400r/min转速条件下，用10%柠檬酸调节pH值为3.0，加入0.3g氯化铵和0.4g间苯二酚，混合反应40min后加入上述步骤（1）SiO2溶液，继续反应2h，得到的悬浮液经减压抽滤、洗涤，得到滤饼，室温条件下干燥即可。

Claims (5)

1.一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）SiO2溶液的制备：
称一定量的硅烷偶联剂、SiO2、95%乙醇和无水乙醇混合均匀后，超声振荡25-40min，之后将混合液转移到水浴锅中，50-60℃恒温恒速搅拌3-4h，自然冷却后，将得到的混合溶液离心除去上层清液，得到的胶状SiO2水解后待用；
（2）脲醛树脂预聚物的制备：
在室温条件下将5.0-6.0g尿素、10.0-12.5g质量分数为37%的甲醛溶液加至三口烧瓶中混合搅拌，当尿素溶解后，加入适量三乙醇胺将pH值调到8.5-9.3，之后置于水浴锅中，保持温度在65-80℃，反应60-90min，得到透明的脲醛树脂预聚物溶液；
（3）微胶囊的制备：
a、将上述脲醛树脂预聚物溶液降温至30-50℃后，加入配好的明胶水溶液，搅拌分散均匀后，再加入10-20mL适量3-5%乳化剂溶液和30-55mL水并充分搅拌，缓慢加入4-10mL溶剂正丁基缩水甘油醚和18-23g硅烷偶联剂改性环氧树脂，在500-800 r/min搅拌乳化60-80min；
b、之后在50-55℃恒温水浴和400-500r/min转速条件下，用10%柠檬酸调节pH值为2.5-3.5，加入0.2-0.4g氯化铵和0.4-0.6g间苯二酚，混合反应25-60min后加入上述步骤（1）SiO2溶液，继续反应2-3h，得到的悬浮液经减压抽滤、洗涤，得到滤饼，室温条件下干燥即可。
2.根据权利要求1所述的一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中硅烷偶联剂的用量为5-10%。
3.根据权利要求1所述的一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）明胶在整个反应体系中的质量分数为0.25-0.6%。
4.根据权利要求1所述的一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）乳化剂包括聚乙烯-马来酸酐交替共聚物、苯乙烯马来酸酐聚合物。
5.根据权利要求1所述的一种自愈合电泳涂料用微胶囊的制备方法，其特征在于，所述微胶囊表面Si的质量分数在2.5-3.5%。
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