CN109912251A - 用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊及制备方法 - Google Patents
用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109912251A CN109912251A CN201910145845.2A CN201910145845A CN109912251A CN 109912251 A CN109912251 A CN 109912251A CN 201910145845 A CN201910145845 A CN 201910145845A CN 109912251 A CN109912251 A CN 109912251A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microcapsules
- fluorescent marker
- reparation
- epoxy resin
- crack detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可用于水泥基材料微裂纹检测及修复的荧光标记微胶囊及其制备方法。本发明采用超声分散‑原位聚合法，以尿素与甲醛反应生成的脲醛树脂为壁材，经荧光染料标记的环氧树脂为芯材，通过改变荧光染料的种类和用量来制备荧光标记微胶囊。制得的荧光标记微胶囊荧光性能优良，微观形貌良好，表面粗糙度适宜，粒径分布适中，化学结构稳定，热稳定性良好，掺入水泥基材料中，可用于微裂纹检测及修复。
Description
技术领域
本发明涉及微胶囊技术领域以及荧光探针技术，具体的说，是公开了一种用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，同时公开了其制备方法。
背景技术
自修复微胶囊是以修复剂为芯材、以高分子材料为壁材的微胶囊，通过保存和释放修复剂来填充胶黏裂纹，从而达到修复裂纹的目的；自修复微胶囊模仿生物体自行愈合，材料产生的微裂纹实现自动修复，在材料领域具有广泛应用前景。
荧光探针是以荧光标记试剂对待测物质进行标记，在紫外光照射后产生能够反映该物质特性的高强度荧光，从而实现对待测物质的定性或定量分析。荧光探针广泛运用于生化、食品、材料领域，用于检测材料表面裂纹具有检测灵敏度高、裂纹显示直观、操作简单、效率高等特点。
目前，自修复微胶囊的制备技术日益成熟，其已经开始运用于水泥基材料当中且具有良好的修复效果，但自修复微胶囊对水泥基材料的修复过程尤其是修复的路径无法直接观察；随着研究的不断深入以及技术工艺的日益革新，采用微胶囊技术将包覆的含荧光染料的芯材指定为含荧光染料的修复剂，在保障其自动修复功能的基础之上，也可以实现对材料裂纹的检测监测。
目前文献中提出了制备多种核-芯荧光标记微胶囊的方法。例如，采用原位聚合法将含Endo-DCPD、ENB及荧光染料的芯材包裹于MUF壁材来制备荧光标记微胶囊，通过测试微胶囊破裂时释放的芯材在不同激发波长的荧光照射下呈现的不同荧光颜色，实现材料的损伤探测；同样地，改变芯材为荧光流体OIL-GLO 44-P混合物、壁材为脲醛树脂，制备出的荧光标记微胶囊成功运用于水泥基材料的微裂纹检测。
综上所述，开发一种可用于水泥基材料微裂纹检测及修复的荧光标记微胶囊对于建筑材料的智能化和功能化发展具有重要的意义。
发明内容
针对目前采用原位聚合法制备自修复微胶囊的技术，本发明的目的在于提供一种用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，同时公开了其制备方法。
本发明通过下述方案实现：
一种用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，所述的微胶囊囊壁为尿素与甲醛反应生成的脲醛树脂，囊壁内包覆有经荧光染料标记的环氧树脂，按质量份计，包括荧光染料为0.03-0.15份，环氧树脂为7-8份，尿素3-5份，37％甲醛溶液9-11份，乳化剂0.2-0.3 份，固化剂0.4-0.5份，pH调节剂3-5份，去离子水72-78份。
所述的微胶囊为球形，粒径为75-300μm。
所述的荧光染料为荧光素钠、荧光素和罗丹明6G的一种。
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂或双酚F型环氧树脂的一种。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠中的一种或几种。
所述固化剂为间苯二酚或对苯二酚中的一种。
所述的pH调节剂为氯化铵。
一种用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将荧光染料、环氧树脂和少量去离子水超声分散 30-60min，使混合液混合均匀；
第二步：将混合液和乳化剂加入去离子水中，在搅拌速率为 1000-1400rpm和50-70℃条件下反应0.5h-1.0h，形成乳化液；
第三步：将甲醛溶液与尿素混合，调节反应体系pH为8-9，在搅拌速率为300-600rpm和50-70℃条件下反应1.0h-1.5h，形成脲醛树脂预聚体；
第四步：将第三步所得的脲醛树脂预聚体加入第二步所得的乳化液中，加入pH调节剂调节反应体系pH为1-3，在搅拌速率为 700-1000rpm和50-70℃条件下反应0.5h-1.5h；
第五步：往第四步所得混合物中加入固化剂，在搅拌速率为 700-1300rpm和50-70℃条件下反应1.0h-2.0h；
第六步：把第五步所得到的悬浊液放置冷却至室温，去除漂浮在上层的废渣并过滤，将得到的沉淀物用蒸馏水洗涤后至于烘箱中烘干，最后分筛得到荧光标记微胶囊。
本发明的有益效果为：
本发明以尿素与甲醛反应生成的脲醛树脂为壁材，以经荧光染料标记的环氧树脂为芯材，采用超声分散-原位聚合法制备可用于水泥基材料微裂纹检测及修复的荧光标记微胶囊。本发明提供的荧光标记微胶囊荧光性能优良，微观形貌良好，粒径分布适中，表面粗糙度适宜，化学结构稳定，热稳定性良好，掺入水泥基材料中，可用于微裂纹检测及修复。
附图说明
图1为本发明的微胶囊制备工艺流程示意图；
图2为本发明的微胶囊表面形貌扫描电镜图片；
图3为本发明的微胶囊激光扫描共聚焦荧光图片。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但本发明的要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
一种用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，所述的微胶囊囊壁为尿素与甲醛反应生成的脲醛树脂，囊壁内包覆有经荧光染料标记的环氧树脂，按质量份计，包括荧光染料为0.03-0.15份，环氧树脂为7-8份，尿素3-5份，37％甲醛溶液9-11份，乳化剂0.2-0.3 份，固化剂0.4-0.5份，pH调节剂3-5份，去离子水72-78份。
所述的微胶囊为球形，粒径为75-300μm。
所述的荧光染料为荧光素钠、荧光素和罗丹明6G的一种。
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂或双酚F型环氧树脂的一种。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠中的一种或几种。
所述固化剂为间苯二酚或对苯二酚中的一种。
所述的pH调节剂为氯化铵。
一种用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将荧光染料、环氧树脂和少量去离子水超声分散 30-60min，使混合液混合均匀；
第二步：将混合液和乳化剂加入去离子水中，在搅拌速率为 1000-1400rpm和50-70℃条件下反应0.5h-1.0h，形成乳化液；
第三步：将甲醛溶液与尿素混合，调节反应体系pH为8-9，在搅拌速率为300-600rpm和50-70℃条件下反应1.0h-1.5h，形成脲醛树脂预聚体；
第四步：将第三步所得的脲醛树脂预聚体加入第二步所得的乳化液中，加入pH调节剂调节反应体系pH为1-3，在搅拌速率为 700-1000rpm和50-70℃条件下反应0.5h-1.5h；
第五步：往第四步所得混合物中加入固化剂，在搅拌速率为 700-1300rpm和50-70℃条件下反应1.0h-2.0h；
第六步：把第五步所得到的悬浊液放置冷却至室温，去除漂浮在上层的废渣并过滤，将得到的沉淀物用蒸馏水洗涤后至于烘箱中烘干，最后分筛得到荧光标记微胶囊。
实施例1：
将25g尿素溶解于67.5g质量分数为37％的甲醛水溶液，用三乙醇胺调节溶液pH＝8.0～9.0，在70℃和搅拌速率为450r/min下反应 1h，得到脲醛树脂预聚体；同时，将0.25g荧光素钠和50g双酚A型环氧树脂经超声分散混合均匀，并在50℃的一定浓度十二烷基硫酸钠溶液中乳化40min，搅拌速率为1300r/min。将脲醛树脂预聚体加入乳化好的芯材乳液中，用25g氯化铵溶液和氢氧化钠溶液调节pH 值至3.0左右，在50℃和搅拌速率为900r/min下反应1h；最后加入 3g间苯二酚，再升温至60℃和搅拌速率为900r/min反应1.5h。经沉淀、过滤、烘干和分筛后得到荧光标记微胶囊。
实施例2：
将25g尿素溶解于67.5g质量分数为37％的甲醛水溶液，用三乙醇胺调节溶液pH＝8.0～9.0，在70℃和搅拌速率为450r/min下反应1h，得到脲醛树脂预聚体；同时，将0.25g荧光素和50g双酚A型环氧树脂经超声分散混合均匀，并在50℃的一定浓度十二烷基硫酸钠溶液中乳化40min，搅拌速率为1300r/min。将脲醛树脂预聚体加入乳化好的芯材乳液中，用25g氯化铵溶液和氢氧化钠溶液调节pH值至3.0左右，在50℃和搅拌速率为900r/min下反应1h；最后加入3g 间苯二酚，再升温至60℃和搅拌速率为900r/min反应1.5h。经沉淀、过滤、烘干和分筛后得到荧光标记微胶囊。
实施例3：
将25g尿素溶解于67.5g质量分数为37％的甲醛水溶液，用三乙醇胺调节溶液pH＝8.0～9.0，在70℃和搅拌速率为450r/min下反应 1h，得到脲醛树脂预聚体；同时，将0.25g罗丹明6G和50g双酚A 型环氧树脂经超声分散混合均匀，并在50℃的一定浓度十二烷基硫酸钠溶液中乳化40min，搅拌速率为1300r/min。将脲醛树脂预聚体加入乳化好的芯材乳液中，用25g氯化铵溶液和氢氧化钠溶液调节 pH值至3.0左右，在50℃和搅拌速率为900r/min下反应1h；最后加入3g间苯二酚，再升温至60℃和搅拌速率为900r/min反应1.5h。经沉淀、过滤、烘干和分筛后得到荧光标记微胶囊。
实施例4：
将25g尿素溶解于67.5g质量分数为37％的甲醛水溶液，用三乙醇胺调节溶液pH＝8.0～9.0，在70℃和搅拌速率为450r/min下反应 1h，得到脲醛树脂预聚体；同时，将0.5g荧光素钠和50g双酚A型环氧树脂经超声分散混合均匀，并在50℃的一定浓度十二烷基硫酸钠溶液中乳化40min，搅拌速率为1300r/min。将脲醛树脂预聚体加入乳化好的芯材乳液中，用25g氯化铵溶液和氢氧化钠溶液调节pH 值至3.0左右，在50℃和搅拌速率为900r/min下反应1h；最后加入 3g间苯二酚，再升温至60℃和搅拌速率为900r/min反应1.5h。经沉淀、过滤、烘干和分筛后得到荧光标记微胶囊。
实施例5：
将25g尿素溶解于67.5g质量分数为37％的甲醛水溶液，用三乙醇胺调节溶液pH＝8.0～9.0，在70℃和搅拌速率为450r/min下反应1h，得到脲醛树脂预聚体；同时，将1.0g荧光素钠和50g双酚A型环氧树脂经超声分散混合均匀，并在50℃的一定浓度十二烷基硫酸钠溶液中乳化40min，搅拌速率为1300r/min。将脲醛树脂预聚体加入乳化好的芯材乳液中，用25g氯化铵溶液和氢氧化钠溶液调节pH值至 3.0左右，在50℃和搅拌速率为900r/min下反应1h；最后加入3g间苯二酚，再升温至60℃和搅拌速率为900r/min反应1.5h。经沉淀、过滤、烘干和分筛后得到荧光标记微胶囊。
Claims (8)
1.一种用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，其特征在于：所述的微胶囊囊壁为尿素与甲醛反应生成的脲醛树脂，囊壁内包覆有经荧光染料标记的环氧树脂，按质量份计，包括荧光染料为0.03-0.15份，环氧树脂为7-8份，尿素3-5份，37%甲醛溶液9-11份，乳化剂0.2-0.3份，固化剂0.4-0.5份，pH调节剂3-5份，去离子水72-78份。
2.根据权利要求1所述的用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，其特征在于：所述的微胶囊为球形，粒径为75-300μm。
3.根据权利要求1所述的用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，其特征在于：所述的荧光染料为荧光素钠、荧光素和罗丹明6G的一种。
4.根据权利要求1所述的用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂或双酚F型环氧树脂的一种。
5.根据权利要求1所述的用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，其特征在于：所述固化剂为间苯二酚或对苯二酚中的一种。
7.根据权利要求1所述的用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊，其特征在于：所述的pH调节剂为氯化铵。
8.根据权利要求1所述的用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将荧光染料、环氧树脂和少量去离子水超声分散30-60min，使混合液混合均匀；
第二步：将混合液和乳化剂加入去离子水中，在搅拌速率为1000-1400rpm和50-70℃条件下反应0.5h-1.0h，形成乳化液；
第三步：将甲醛溶液与尿素混合，调节反应体系pH为8-9，在搅拌速率为300-600rpm和50-70℃条件下反应1.0h-1.5h，形成脲醛树脂预聚体；
第四步：将第三步所得的脲醛树脂预聚体加入第二步所得的乳化液中，加入pH调节剂调节反应体系pH为1-3，在搅拌速率为700-1000rpm和50-70℃条件下反应0.5h-1.5h；
第五步：往第四步所得混合物中加入固化剂，在搅拌速率为700-1300rpm和50-70℃条件下反应1.0h-2.0h；
第六步：把第五步所得到的悬浊液放置冷却至室温，去除漂浮在上层的废渣并过滤，将得到的沉淀物用蒸馏水洗涤后至于烘箱中烘干，最后分筛得到荧光标记微胶囊。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910145845.2A CN109912251A (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910145845.2A CN109912251A (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109912251A true CN109912251A (zh) | 2019-06-21 |
Family
ID=66962516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910145845.2A Pending CN109912251A (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109912251A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111298733A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-19 | 兰州交通大学 | 一种混凝土结构自免疫自修复微胶囊及制备方法 |
| CN111351774A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-30 | 同济大学 | 一种利用荧光材料表征粘结砂浆湿度变化的方法 |
| CN112432955A (zh) * | 2020-11-01 | 2021-03-02 | 湖南圣人防水材料有限公司 | 一种渗透型环氧树脂防水涂料渗透深度检测方法 |
| CN115679708A (zh) * | 2022-10-16 | 2023-02-03 | 武汉纺织大学 | 光引发自预警或自修复的微胶囊涂层织物及其制备方法 |
| CN116793841A (zh) * | 2023-06-26 | 2023-09-22 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 混凝土构件启裂过程快速实时可视化方法与系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1943847A (zh) * | 2005-10-09 | 2007-04-11 | 北京师范大学 | 芳香族聚合物磺酸盐微胶囊、其制备方法及其应用 |
| CN101289298A (zh) * | 2008-05-20 | 2008-10-22 | 深圳大学 | 使用脲醛树酯类高分子微胶囊的自修复混凝土及其制造方法 |
| CN103487420A (zh) * | 2013-09-29 | 2014-01-01 | 浙江大学 | 一种制备微胶囊pH传感器的方法 |
| CN104987736A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-21 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种环氧沥青微胶囊材料及应用 |
| CN106750382A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 武汉理工大学 | 一种壳聚糖凝胶珠的制备方法 |
| CN108212036A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-06-29 | 南昌大学 | 一种自修复微胶囊及其制备方法 |
-
2019
- 2019-02-27 CN CN201910145845.2A patent/CN109912251A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1943847A (zh) * | 2005-10-09 | 2007-04-11 | 北京师范大学 | 芳香族聚合物磺酸盐微胶囊、其制备方法及其应用 |
| CN101289298A (zh) * | 2008-05-20 | 2008-10-22 | 深圳大学 | 使用脲醛树酯类高分子微胶囊的自修复混凝土及其制造方法 |
| CN103487420A (zh) * | 2013-09-29 | 2014-01-01 | 浙江大学 | 一种制备微胶囊pH传感器的方法 |
| CN104987736A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-21 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种环氧沥青微胶囊材料及应用 |
| CN106750382A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 武汉理工大学 | 一种壳聚糖凝胶珠的制备方法 |
| CN108212036A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-06-29 | 南昌大学 | 一种自修复微胶囊及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YOUNG-KYU SONG ET AL.: "A microcapsule-type fluorescent probe for the detection of microcracks in cementitious materials", 《SENSORS AND ACTUATORS B》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111351774A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-30 | 同济大学 | 一种利用荧光材料表征粘结砂浆湿度变化的方法 |
| CN111351774B (zh) * | 2020-02-18 | 2021-09-03 | 同济大学 | 一种利用荧光材料表征粘结砂浆湿度变化的方法 |
| CN111298733A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-19 | 兰州交通大学 | 一种混凝土结构自免疫自修复微胶囊及制备方法 |
| CN112432955A (zh) * | 2020-11-01 | 2021-03-02 | 湖南圣人防水材料有限公司 | 一种渗透型环氧树脂防水涂料渗透深度检测方法 |
| CN115679708A (zh) * | 2022-10-16 | 2023-02-03 | 武汉纺织大学 | 光引发自预警或自修复的微胶囊涂层织物及其制备方法 |
| CN116793841A (zh) * | 2023-06-26 | 2023-09-22 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 混凝土构件启裂过程快速实时可视化方法与系统 |
| CN116793841B (zh) * | 2023-06-26 | 2024-01-02 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 混凝土构件启裂过程快速实时可视化方法与系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109912251A (zh) | 用于水泥基材裂纹检测修复的荧光标记微胶囊及制备方法 | |
| CN104231642B (zh) | 含有再生剂的沥青裂缝自修复微胶囊及其制备方法 | |
| US8552092B2 (en) | Self-repairing concrete used urea-formaldehyde resin polymer micro-capsules and method for fabricating same | |
| Kieran et al. | Effects of hydrodynamic and interfacial forces on plant cell suspension systems | |
| EP2239241B1 (en) | A self repairing concrete containing microcapsules of polyurea resin and producing method thereof | |
| CN108395137A (zh) | 一种电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊及其制备方法 | |
| US8222323B2 (en) | Self-repairing concrete having polyurethane polymer micro-capsules and method for fabricating the same | |
| CN107777905A (zh) | 一种环氧树脂微胶囊、制备及应用 | |
| CN108383411B (zh) | 一种用于水泥基微裂缝自修复的微胶囊及其制备方法 | |
| CN105964194B (zh) | 一种自修复微胶囊及其制备方法与应用 | |
| CN208104383U (zh) | 一种用于高效单细胞液滴制备的微流控芯片 | |
| CN108409178A (zh) | 一种溶胀型微胶囊/水泥基自修复体系 | |
| Chang et al. | Droplet-based microfluidic platform for heterogeneous enzymatic assays | |
| CN111796104B (zh) | 一种外泌体检测分型微流控芯片及外泌体检测分型方法 | |
| CN108483964A (zh) | 一种电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复二异氰酸酯微胶囊及其制备方法 | |
| CN109231906A (zh) | 一种抗压自修复混凝土的制备方法 | |
| CN106237945B (zh) | 一种单组分光引发自修复二氧化硅基微胶囊的制备方法 | |
| CN108483976A (zh) | 一种热塑性树脂包覆水性环氧树脂型水泥混凝土裂缝自修复微胶囊及其制备方法 | |
| CN110128708A (zh) | 一种吸波-自修复微胶囊及其制备方法 | |
| CN106810887A (zh) | 一种基于uv固化行为的自修复沥青及其制备方法 | |
| CN106220014A (zh) | 一种混凝土用自修复微胶囊及其制备方法和微胶囊自愈合涂料 | |
| CN111499251A (zh) | 一种磁性混凝土自愈合胶囊、制备方法及微分装置 | |
| CN205672901U (zh) | 一种生产红色基kd的搅拌反应装置 | |
| CN107964530A (zh) | 浮萍原生质体制备方法 | |
| CN108148450A (zh) | 一种褪色文物显色修复剂及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190621 |