KR101897046B1 - Self-healing material comprising microcapsule, method for self-healing using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자 매트릭스의 내부에 접착물질을 함유하는 하나 이상의 마이크로 캡슐 및 촉매를 포함하고, 상기 마이크로 캡슐은 다중 캡슐을 갖는 단일 코어 마이크로 캡슐인 것을 특징으로 하는 자기치유소재 및 이를 이용한 자기치유방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 마이크로 캡슐을 포함하는 자기치유소재는 다중 캡슐을 갖음으로써, 반복적인 균열에 의한 자기치유 효과를 유지할 수 있고, 자극 강도에 따라 접착물질의 낭비를 최소화시킬 수 있는 이점이 있어, 가옥용, 자동차용, 비행기용, 선박용, 전자기기용, 군사용 등의 코팅 또는 페인팅에 적용 가능하다.The present invention relates to a self-healing material comprising one or more microcapsules and a catalyst containing an adhesive material inside a polymer matrix, wherein the microcapsules are single-core microcapsules having multiple capsules, and a self-healing method using the same The self-healing material including the microcapsule according to the present invention has multiple capsules, which can maintain the self-healing effect due to repeated cracks and minimize the waste of the adhesive material according to the intensity of stimulation And can be applied to coatings or paintings for houses, automobiles, airplanes, marine vessels, electronic devices, military, and the like.
Description
본 발명은 마이크로 캡슐을 포함하는 자기치유소재 및 이를 이용한 자기치유방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a self-healing material containing microcapsules and a self-healing method using the same.
미 일리노이대 베크만(Beckman)연구소는 2001년 '네이처'지에 인체의 자기치유 능력을 모방한 플라스틱을 개발했다는 논문을 발표했다. 플라스틱 내부에는 디사이클로펜타디엔(DCPD)이라는 액체 상태의 접착물질이 들어있는 마이크로 캡슐(micro capsule)이 백설기의 건포도처럼 박혀 있고, 그 주변에는 접착물질을 굳게 하는 촉매제가 점점이 있다. 만약 플라스틱에 균열이 생기면 그 부분에 있는 캡슐이 터지게 된다. 캡슐 안에 있던 접착물질은 균열 부위를 따라 이동한다. 식물의 뿌리에서 잎까지 물이 전달되거나 실을 따라 물이 올라가는 모세관현상 때문이다. 접착물질은 곧 균열부분에 있는 촉매와 만나 굳게 되고 결국 틈을 메우게 된다. 실험 결과 자기치유가 된 플라스틱은 균열 전과 비교해 강도(剛度)가 90%까지 회복되는 것으로 나타났다.The Beckman Research Institute, Illinois, USA, published a paper in Nature in 2001 that developed plastic that mimics the human body's ability to heal itself. Inside plastic, a micro capsule containing a liquid state adhesive substance called dicyclopentadiene (DCPD) is embedded like a raisin of a whisker, and there are increasingly catalysts which harden the adhesive material around the microcapsule. If the plastic cracks, the capsule in that area will burst. The adhesive material in the capsule moves along the crack area. This is because of the capillary phenomenon in which water flows from the roots of plants to the leaves or water rises along the threads. The adhesive material will then solidify with the catalyst in the crack area and eventually seal the gap. As a result of the experiment, the self - healed plastic showed a recovery of the stiffness up to 90% compared with before cracking.
플라스틱은 탄소로 이뤄진 작은 분자들이 사슬처럼 연결돼 있는 고분자 물질이다. 선박이나 자동차에 사용되는 플라스틱에 작은 균열이라도 생기면 강도가 급격히 떨어져 큰 사고를 불러올 수 있다. 또한 미세전자기기를 구성하는 플라스틱에 균열이 생기면 전자제품이 제대로 작동되지 않는다. 접착물질 역시 고분자물질인 일종의 플라스틱이어서 작은 금이라도 생기면 접착력을 유지하지 못하게 되는데, 자기치유 플라스틱은 이런 문제를 해결할 수 있다.Plastics are small molecular chains of carbon-linked polymers. If small cracks occur in plastics used in ships or automobiles, the strength may drop sharply and cause a serious accident. Also, when the plastic constituting the microelectronic device cracks, the electronic product does not operate properly. The adhesive material is also a kind of plastic, which is a kind of plastic material, so that even if a small amount of gold is present, the adhesive force can not be maintained, and self-healing plastics can solve this problem.
그러나, 종래 마이크로 캡슐을 이용한 자기치유 플라스틱은 같은 곳에 다시 균열이 발생하면 속수무책이다. 이미 그곳에 있는 마이크로 캡슐이 터진 상태라 접착물질이 남아있지 않기 때문이다. 베크만연구소의 낸시 소토스(Sottos) 교수는 캡슐 대신 모세혈관과 같은 작은 통로(micro channel)들로 이 문제를 해결한 바 있으나, 현재까지 마이크로 캡슐 자체의 구조를 개선한 예는 없었다.
However, conventional self-healing plastics using microcapsules are a helpless work if cracks occur in the same place again. It is because the microcapsules already there are broken and no adhesive material remains. Professor Nancy Sottos of the Beckman Institute has solved this problem with microchannels such as capillaries instead of capsules, but there has never been an improvement in the structure of the microcapsules themselves.
본 발명은 고분자 매트릭스의 내부에 접착물질을 함유하는 하나 이상의 마이크로 캡슐 및 촉매를 포함하고, 상기 마이크로 캡슐은 다중 캡슐을 갖는 단일 코어 마이크로 캡슐인 것을 특징으로 하는 자기치유소재 등을 제공하고자 한다.The present invention provides a self-healing material comprising at least one microcapsule and a catalyst containing an adhesive material inside a polymer matrix, wherein the microcapsule is a single-core microcapsule having multiple capsules.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 고분자 매트릭스의 내부에 접착물질을 함유하는 하나 이상의 마이크로 캡슐 및 촉매를 포함하고, 상기 마이크로 캡슐은 다중 캡슐을 갖는 단일 코어 마이크로 캡슐인 것을 특징으로 하는 자기치유소재를 제공한다.The present invention provides a self-healing material comprising at least one microcapsule and a catalyst containing an adhesive material inside a polymer matrix, wherein the microcapsule is a single core microcapsule having multiple capsules.
본 발명의 일 구현예로, 1) 고분자 매트릭스에 1차 균열이 발생하는 단계; 2) 마이크로 캡슐의 최외각 다중 캡슐이 터져, 상기 최외각 다중 캡슐의 내부에 봉입되어 있는 접착물질이 흘러나오는 단계; 및 3) 상기 접착물질이 상기 고분자 매트릭스의 내부에 포함된 촉매와 접촉한 후, 중합이 진행되어 1차 자기치유가 일어나는 단계를 포함하는 것으로, 상기 1) 내지 3) 단계가 1회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 상기 자기치유소재를 이용한 자기치유방법을 제공한다.
In one embodiment of the present invention, there is provided a method of preparing a polymer matrix, comprising: 1) generating a primary crack in a polymer matrix; 2) the outermost polygonal capsule of the microcapsule is blown, and the adhesive material enclosed in the outermost polygonal capsule flows out; And 3) the adhesive material is brought into contact with a catalyst contained in the polymer matrix, and then polymerization proceeds to cause primary self-healing, wherein the steps 1) to 3) are repeated one or more times Wherein the self-healing material is a self-healing material.
본 발명에 따른 마이크로 캡슐을 포함하는 자기치유소재는 다중 캡슐을 갖음으로써, 반복적인 균열에 의한 자기치유 효과를 유지할 수 있고, 자극 강도에 따라 접착물질의 낭비를 최소화시킬 수 있는 이점이 있어, 가옥용, 자동차용, 비행기용, 선박용, 전자기기용, 군사용 등의 코팅 또는 페인팅에 적용 가능하다.
The self-healing material including the microcapsule according to the present invention has multiple capsules, which can maintain the self-healing effect due to repeated cracks and minimize the waste of the adhesive material according to the intensity of the stimulus, It can be applied to coatings or paintings for automobiles, automobiles, airplanes, marine vessels, electronic equipment, military equipment and the like.
도 1은 종래 자기치유소재에 적용된 마이크로 캡슐의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유소재에 적용된 마이크로 캡슐의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 매트릭스의 반복적인 균열에 의한 자기치유방법을 나타낸 모식도이다.1 is a cross-sectional view of a microcapsule applied to a conventional self-healing material.
2 is a cross-sectional view of a microcapsule applied to a self-healing material according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view showing a self-healing method by repetitive cracking of a polymer matrix according to an embodiment of the present invention.
종래 마이크로 캡슐을 이용한 자기치유 플라스틱에 있어서, 같은 곳에 반복적인 균열이 일어나는 경우 접착물질이 남아있지 않아 자기치유 효과가 미미하였는바, 본 발명자들은 마이크로 캡슐 자체의 구조에 대해 연구하던 중, 다중 캡슐을 갖고, 캡슐의 내부마다 접착물질이 봉입되어 있는 마이크로 캡슐을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
In the case of self-healing plastics using conventional microcapsules, when repeated cracks occur in the same place, there is no adhesive material remaining and self-healing effect is insignificant. As a result of research on the structure of microcapsules themselves, The present invention has been accomplished by developing a microcapsule in which an adhesive material is encapsulated inside the capsule.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
구체적으로, 본 발명은 고분자 매트릭스의 내부에 접착물질을 함유하는 하나 이상의 마이크로 캡슐 및 촉매를 포함하고, 상기 마이크로 캡슐은 다중 캡슐을 갖는 단일 코어 마이크로 캡슐인 것을 특징으로 하는 자기치유소재를 제공한다.Specifically, the present invention provides a self-healing material comprising at least one microcapsule and a catalyst containing an adhesive material inside a polymer matrix, wherein the microcapsule is a single-core microcapsule having multiple capsules.
상기 고분자 매트릭스는 내부에 접착물질을 함유하는 하나 이상의 마이크로 캡슐 및 촉매를 포함하고 있는 것으로, 가옥용, 자동차용, 비행기용, 선박용, 전자기기용, 군사용 등의 코팅제 또는 페인팅제로 사용될 수 있다. 이때, 상기 고분자 매트릭스의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에테르, 에폭시 수지, 에폭시 비닐 에스테르 수지, 폴리이미드, 페놀-포름알데히드 수지, 아민-포름알데히드 수지, 폴리술폰, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 폴리(알킬아크릴레이트) 및 폴리실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.The polymer matrix includes at least one microcapsule and a catalyst containing an adhesive material therein. The polymer matrix may be used as a coating agent or a painting agent for houses, automobiles, airplanes, ships, electronic devices, and military. In this case, the kind of the polymer matrix is not particularly limited, but may be a polyamide, polyester, polycarbonate, polyether, epoxy resin, epoxy vinyl ester resin, polyimide, phenol- , At least one member selected from the group consisting of poly (acrylonitrile-butadiene-styrene), polyurethane, polyolefin, polyacrylate, poly (alkyl acrylate) and polysilane.
상기 고분자 매트릭스는 전체 자기치유소재 대비 99.0 중량% 내지 99.8 중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 전체 자기치유소재는 고분자 매트릭스, 촉매, 및 마이크로 캡슐을 모두 포함하는 것으로, 상기 고분자 매트릭스가 전체 자기치유소재 대비 99.0 중량% 내지 99.8 중량%인 경우, 레벨링(leveling)성이 양호하고, 촉매와의 반응성이 좋을 뿐만 아니라, 마이크로 캡슐의 분산에 효과적이다.
The polymer matrix is preferably 99.0 wt% to 99.8 wt% of the total self-healing material, but is not limited thereto. In this case, the total self-healing material includes both a polymer matrix, a catalyst, and a microcapsule. When the polymer matrix is 99.0 wt% to 99.8 wt% of the entire self-healing material, leveling property is good, And is effective for dispersion of microcapsules.
본 발명에서 “마이크로 캡슐”은 마이크로 크기를 갖는 캡슐을 의미하는 것으로, 본 발명에서 “마이크로”는 100만분의 1을 가리키는 단위이고, 본 발명에서 “캡슐”은 고체, 액체, 기체 또는 그들의 조합을 함유할 수 있는 1:1∼1:10의 애스펙트비(aspect ratio)를 갖는 폐쇄된 물체(closed object)이다. 물체의 애스펙트비는 단축 대 장축의 비이며, 이들 축은 수직일 필요는 없으며, 구, 환상체(toroid) 또는 불규칙한 아메바 모양과 같은 애스펙트비의 범위 내에 있는 임의의 형상을 가질 수 있다. The term " microcapsule " in the present invention refers to a unit of one millionth. In the present invention, the term " capsule " refers to a solid, liquid, And a closed object having an aspect ratio of 1: 1 to 1:10, which may be contained. The aspect ratio of the object is the ratio of the minor axis to the major axis, and these axes need not be vertical and may have any shape within the range of aspect ratios such as spheres, toroids or irregular amoeba shapes.
따라서, 상기 마이크로 캡슐은 마이크로 캡슐의 최외각 다중 캡슐을 기준으로 할때, 단축 또는 장축의 길이가 0.1㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 0.1㎛ 내지 3㎛인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 마이크로 캡슐의 최외각 다중 캡슐을 제외한 다중 캡슐은 최외각 다중 캡슐에 비해 단축 또는 장축의 길이가 짧아지는 것을 특징으로 한다.Therefore, when the microcapsules are based on the outermost multi-capsules of microcapsules, the length of the minor axis or the major axis is preferably 0.1 탆 to 10 탆, more preferably 0.1 탆 to 3 탆, but is not limited thereto . At this time, the multiple capsules excluding the outermost multiple capsules of the microcapsule are characterized in that the short axis or the length of the major axis is shorter than that of the outermost multiple capsules.
상기 마이크로 캡슐은 고분자 매트릭스의 내부에 백설기의 건포도처럼 하나 이상 박혀 있는 형태로 분포하고 있다. 이때, 마이크로 캡슐은 접착물질을 함유하고 있어, 외부 자극에 의해 고분자 매트릭스에 균열이 발생하는 경우, 접착물질을 이용하여 자기치유 효과를 발생시킨다.The microcapsules are distributed in the polymer matrix in the form of raisins, such as raisins. In this case, the microcapsule contains an adhesive material, and when the polymer matrix cracks due to an external stimulus, the self-healing effect is generated by using the adhesive material.
상기 마이크로 캡슐은 전체 자기치유소재 대비 0.1 중량% 내지 0.5 중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 전체 자기치유소재는 고분자 매트릭스, 촉매, 및 마이크로 캡슐을 모두 포함하는 것이다. The microcapsule is preferably 0.1 wt% to 0.5 wt% of the total self-healing material, but is not limited thereto. At this time, the entire self-healing material includes both a polymer matrix, a catalyst, and a microcapsule.
특히, 상기 마이크로 캡슐은 다중 캡슐을 갖는 단일 코어 마이크로 캡슐인 것으로, 단일 코어 주위로 다중 캡슐을 겹겹이 형성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 접착물질은 상기 다중 캡슐의 내부마다 봉입되는 것을 특징으로 하는바, 마이크로 캡슐은 같은 곳에 반복적인 균열에 의한 자기치유 효과를 보다 상승시킬 수 있고, 자극 강도에 따라 최외각 다중 캡슐만 터지는 등 다중 캡슐의 일부만 터지도록 함으로써, 접착물질의 낭비를 최소화시킬 수 있는 이점이 있다.In particular, the microcapsule is a single-core microcapsule having multiple capsules, wherein multiple capsules are layered around a single core. In this case, the adhesive material is sealed inside each of the multiple capsules. The microcapsule can raise the self-healing effect caused by repeated cracks at the same place, And the like, and thus the waste of the adhesive material can be minimized.
상기 접착물질의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 디사이클로펜타디엔(Dicyclopentadiene; DCPD) 수지인 것이 바람직하다.The kind of the adhesive material is not particularly limited, but it is preferably a dicyclopentadiene (DCPD) resin.
상기 캡슐의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 우레아-포름알데히드(Urea-formaldehyde) 수지인 것이 바람직하다.
The type of the capsule is not particularly limited, but it is preferably a urea-formaldehyde resin.
상기 촉매의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 캡슐과는 반응하지 않으면서도 고분자 매트릭스와의 반응성은 뛰어나 균열이 발생하는 경우 자기치유 능력이 우수한 것으로, 루테늄 촉매인 것이 바람직하고, 새로운 형태의 루테늄 촉매인 그럽스(Grubbs) 촉매인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 사용되는 “그럽스(Grubbs) 촉매”는 1992년 그럽스(Grubbs) 교수에 의해 개발된 것으로, 이는 외부 환경 변화에도 매우 안정하며 반응도 획기적으로 잘 일으키는 새로운 형태의 루테늄 촉매이다.The type of the catalyst is not particularly limited, but it is preferably a ruthenium catalyst. The ruthenium catalyst is preferably a ruthenium catalyst, which is a new type of ruthenium catalyst. Grubbs catalyst is more preferable, but is not limited thereto. The "Grubbs catalyst" used in the present invention was developed by Prof. Grubbs in 1992, and it is a new type of ruthenium catalyst which is very stable to external environment change and causes remarkable reaction.
상기 촉매는 전체 자기치유소재 대비 0.1 중량% 내지 0.5 중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 전체 자기치유소재는 고분자 매트릭스, 촉매, 및 마이크로 캡슐을 모두 포함하는 것이다.
The catalyst is preferably, but not limited to, 0.1 wt% to 0.5 wt% of the total self-healing material. At this time, the entire self-healing material includes both a polymer matrix, a catalyst, and a microcapsule.
또한, 본 발명은 1) 고분자 매트릭스에 1차 균열이 발생하는 단계; 2) 마이크로 캡슐의 최외각 다중 캡슐이 터져, 상기 최외각 다중 캡슐의 내부에 봉입되어 있는 접착물질이 흘러나오는 단계; 및 3) 상기 접착물질이 상기 고분자 매트릭스의 내부에 포함된 촉매와 접촉한 후, 중합이 진행되어 1차 자기치유가 일어나는 단계를 포함하는 것으로, 상기 1) 내지 3) 단계가 1회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 제 1항에 따른 자기치유소재를 이용한 자기치유방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for producing a polymer matrix, comprising the steps of: 1) generating primary cracks in a polymer matrix; 2) the outermost polygonal capsule of the microcapsule is blown, and the adhesive material enclosed in the outermost polygonal capsule flows out; And 3) the adhesive material is brought into contact with a catalyst contained in the polymer matrix, and then polymerization proceeds to cause primary self-healing, wherein the steps 1) to 3) are repeated one or more times The self-healing method using the self-healing material according to
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
도 1은 종래 자기치유소재에 적용된 마이크로 캡슐의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a microcapsule applied to a conventional self-healing material.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 자기치유소재(1)에 적용된 마이크로 캡슐(10)은 단일 캡슐(100)을 갖는 단일 코어 마이크로 캡슐(10)인 것으로, 접착물질(200)은 단일 캡슐(100)의 내부에 봉입되어 있다. 따라서, 종래 마이크로 캡슐(10)을 이용한 자기치유소재(1)는 같은 곳에 반복적인 균열이 일어나는 경우 접착물질(200)이 남아있지 않아 자기치유 효과가 미미한 문제가 있다. 1, a
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유소재에 적용된 마이크로 캡슐의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a microcapsule applied to a self-healing material according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유소재(1)에 적용된 마이크로 캡슐(10)은 다중 캡슐(100)을 갖는 단일 코어 마이크로 캡슐(10)인 것으로, 접착물질(200)은 단일 캡슐(100)의 내부마다 봉입되어 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유소재(1)에 적용된 마이크로 캡슐(10)은 같은 곳에 반복적인 균열에 의한 자기치유 효과를 상승시킬 수 있고, 자극 강도에 따라 다중 캡슐의 일부만 터지도록 함으로써, 접착물질의 낭비를 최소화시킬 수 있는 이점이 있다.2, a
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 매트릭스의 반복적인 균열에 의한 자기치유방법을 나타낸 모식도이다.3 is a schematic view showing a self-healing method by repetitive cracking of a polymer matrix according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 매트릭스(30)의 반복적인 균열에 의한 자기치유방법은 고분자 매트릭스(30)에 1차 균열이 발생하고, 마이크로 캡슐(10)의 최외각 다중 캡슐(100)이 터져, 최외각 다중 캡슐(100)의 내부에 봉입되어 있는 접착물질(200)이 흘러나온다. 접착물질(200)이 고분자 매트릭스(30)의 내부에 포함된 촉매(20)와 접촉한 후, 중합이 진행되어 1차 자기치유가 일어난다. 이후, 같은 곳에 반복적인 균열이 일어나는 경우 상기 단계가 여러 차례 반복될 수 있다.
As shown in FIG. 3, the self-healing method of the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
1: 자기치유소재
10: 마이크로 캡슐
20: 촉매
30: 고분자 매트릭스
100: 캡슐
200: 접착물질1: self-healing material
10: Microcapsule
20: Catalyst
30: polymer matrix
100: Capsule
200: Adhesive material
Claims (7)
상기 마이크로 캡슐은,
단일 코어 마이크로 캡슐 및 상기 단일 코어 마이크로 캡슐 주위를 겹겹이 감싸는 복수의 외곽 마이크로 캡슐들을 포함하는 다중 캡슐형 구조이고,
상기 마이크로 캡슐은 상기 단일 코어 마이크로 캡슐의 내부 및 상기 외곽 마이크로 캡슐들의 내부마다 접착물질이 봉입되는 것을 특징으로 하는 자기치유소재.A plurality of microcapsules and a catalyst in the interior of the polymer matrix,
The microcapsules may contain,
A plurality of encapsulated microcapsules comprising a single core microcapsule and a plurality of enclosure microcapsules layered around the single core microcapsule,
Wherein the microcapsules are filled with an adhesive material inside the single core microcapsules and inside the outer microcapsules.
상기 고분자 매트릭스는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에테르, 에폭시 수지, 에폭시 비닐 에스테르 수지, 폴리이미드, 페놀-포름알데히드 수지, 아민-포름알데히드 수지, 폴리술폰, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 폴리(알킬아크릴레이트) 및 폴리실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자기치유소재.
The method according to claim 1,
The polymer matrix may be selected from the group consisting of polyamides, polyesters, polycarbonates, polyethers, epoxy resins, epoxy vinyl ester resins, polyimides, phenol-formaldehyde resins, amine-formaldehyde resins, polysulfones, poly (acrylonitrile- Styrene), polyurethane, polyolefin, polyacrylate, poly (alkyl acrylate), and polysilane.
상기 마이크로 캡슐은,
상기 단일 코어 마이크로 캡슐;
상기 단일 코어 마이크로 캡슐 주위를 감싸며, 상기 단일 코어 마이크로 캡슐보다 큰 크기를 가지는 제 1 외곽 마이크로 캡슐; 및
상기 제 1 외곽 마이크로 캡슐 주위를 감싸며, 상기 제 1 외곽 마이크로 캡슐보다 큰 크기를 가지는 제 2 외곽 마이크로 캡슐;을 포함하고,
상기 단일 코어 마이크로 캡슐 내부에는 상기 접착물질이 봉입되고,
상기 단일 코어 마이크로 캡슐 및 상기 제 1 외곽 마이크로 캡슐의 사이에는 상기 접착물질이 봉입되고,
상기 제 1 외곽 마이크로 캡슐 및 상기 제 2 외곽 마이크로 캡슐의 사이에는 상기 접착물질이 봉입되는 것을 특징으로 하는 자기치유소재.
The method according to claim 1,
The microcapsules may contain,
Said single core microcapsule;
A first outer microcapsule surrounding the single core microcapsule and having a size larger than that of the single core microcapsule; And
And a second outer microcapsule surrounding the first outer microcapsule and having a size larger than that of the first outer microcapsule,
The adhesive material is sealed in the inside of the single core microcapsule,
Wherein the adhesive material is sealed between the single core microcapsule and the first outer microcapsule,
Wherein the adhesive material is sealed between the first outer microcapsule and the second outer microcapsule.
상기 접착물질은 디사이클로펜타디엔(Dicyclopentadiene; DCPD) 수지인 것을 특징으로 하는 자기치유소재.
The method according to claim 1,
Wherein the adhesive material is a dicyclopentadiene (DCPD) resin.
상기 단일 코어 마이크로 캡슐 및 상기 외곽 마이크로 캡슐의 각각은 우레아-포름알데히드(Urea-formaldehyde) 수지인 것을 특징으로 하는 자기치유소재.
The method according to claim 1,
Wherein each of the single core microcapsule and the outer microcapsule is a urea-formaldehyde resin.
상기 촉매는 루테늄 촉매인 것을 특징으로 하는 자기치유소재.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst is a ruthenium catalyst.
2) 단일 코어 마이크로 캡슐 및 상기 단일 코어 마이크로 캡슐 주위를 겹겹이 감싸는 복수의 외곽 마이크로 캡슐들을 포함하는 다중 캡슐형 구조의 마이크로 캡슐은 복수의 외곽 마이크로 캡슐 중 최외각 다중 캡슐이 터져, 상기 최외각 다중 캡슐의 내부에 봉입되어 있는 접착물질이 흘러나오는 단계; 및
3) 상기 접착물질이 상기 고분자 매트릭스의 내부에 포함된 촉매와 접촉한 후, 중합이 진행되어 1차 자기치유가 일어나는 단계를 포함하는 것으로,
상기 1) 내지 3) 단계가 1회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 제 1항에 따른 자기치유소재를 이용한 자기치유방법.
1) generating a primary crack in the polymer matrix;
2) a microcapsule having a multiple capsule structure including a single core microcapsule and a plurality of enclosure microcapsules layered around the single core microcapsule, is characterized in that an outermost multiple capsule of a plurality of outermost microcapsules is blown, A step of flowing the adhesive material enclosed in the container; And
3) contacting the adhesive material with a catalyst contained in the polymer matrix, and then performing polymerization to cause primary self-healing,
The self-healing method using the self-healing material according to claim 1, wherein the steps 1) to 3) are repeated one or more times.
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