CN115260535A - 一种高强度吸水树脂微胶囊及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高强度吸水树脂微胶囊，该微胶囊的囊芯为高强度吸水树脂，囊壁为壳聚糖包衣，可以使得该微胶囊在水泥水化过程中不吸收水分，不影响水泥的性能，当水泥材料出现裂纹或缺陷时，高强度吸水树脂释放出来，由于吸水树脂的吸水性能，遇水迅速吸收水分而膨胀，堵塞裂缝，从而实现水泥遇水自修复效果。吸水树脂材料通过添加无机化合物同时使用多羟基聚合物、聚丙烯酰胺和丙烯酸分别交联共聚合形成互穿网络结构，无机材料存在于互穿网络水凝胶中形成独特的有机/无机网络结构，大幅提高吸水树脂的强度与弹性，提高封堵效果。

Description

一种高强度吸水树脂微胶囊及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于吸水树脂材料领域，具体涉及一种高强度吸水树脂微胶囊及其制备方法和应用。
背景技术
吸水树脂是一种能够吸收并保持自身重量数百倍乃至数千倍水分的一种功能性高分子树脂材料。吸水树脂具有吸水速度快、吸水量大、保水能力强等优势，吸水树脂被广泛应用于园林、医疗卫生、农林、建筑材料、水产养殖、化妆品、沙漠化治理、土壤保湿、湿地保护等领域，在工业上可以作为堵漏材料来使用。
水泥基材料是世界上应用最广泛地材料之一，但是由于水泥是脆性材料，在使用过程中，由于外部复杂的环境的影响，不可避免地会在外力作用下出现微小的裂缝与局部的损伤。裂缝产生后，轻则产生渗水现象，降低使用寿命，重则危害整体结构的安全。单纯的靠传统的裂缝修补等外部堵漏措施，不仅裂缝位置难以确定，而且周期较长、价格昂贵、修复效果不明显。因此，水泥自修复技术以其独特的优势成为了一种极具发展前景的修复方法，尤其是对一些可持续性要求高且传统修复方法难以实施的基础设施。自修复水泥基材料是一种能够进行自我结构修复的智能材料，当水泥基材料内部产生微裂缝时，提前加入基体内的特殊组分在各种破坏作用下释放修复材料，修复并阻止裂缝进一步扩展。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种高强度吸水树脂微胶囊，该微胶囊的囊芯为高强度吸水树脂，囊壁为壳聚糖包衣，可以使得该微胶囊在水泥水化过程中不吸收水分，不影响水泥的性能，当水泥材料出现裂纹或缺陷时，囊壁在外力作用下也被破坏，高强度吸水树脂释放出来，由于吸水树脂的吸水性能，遇水迅速吸收水分而膨胀，堵塞裂缝，从而实现水泥遇水自修复效果。吸水树脂材料通过添加无机化合物同时使用多羟基聚合物、聚丙烯酰胺和丙烯酸分别交联共聚合形成互穿网络结构，无机化合物存在于互穿网络水凝胶中形成独特的有机/无机网络结构，大幅提高吸水树脂的强度与弹性，同时疏松的网络结构提高吸水树脂的吸水能力，提高封堵效果。
本发明的目的之一在于提供一种高强度吸水树脂微胶囊，包含有囊芯及包裹着囊芯的囊壁，所述的囊芯为高强度吸水树脂，所述的囊壁为壳聚糖包衣。
所述的高强度吸水树脂微胶囊中，微胶囊的粒径为100～1000微米，优选为180～600微米；囊壁的厚度为10～100微米，优选为20～80微米。
上述微胶囊中，所述的壳聚糖包衣由包含有酸性化合物、壳聚糖、醛类化合物在内的组分制备得到；所述的酸性化合物选自无机酸和/或有机酸，优选选自盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的至少一种，更优选选自醋酸；所述的醛类化合物选自乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛中的至少一种，优选选自戊二醛；
所述的高强度吸水树脂由包含有丙烯酰胺类单体、任选的丙烯酸类单体、多羟基聚合物、无机化合物在内的组分反应得到；其中，所述的丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种，优选选自丙烯酰胺；所述的丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种，优选选自丙烯酸；所述的多羟基聚合物选自聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种，优选选自聚乙烯醇；所述的无机化合物选自膨润土、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土、高岭土、碳酸钙中的至少一种；
所述的高强度吸水树脂中，以所述丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体的总重量为100重量份来计，所述丙烯酰胺类单体的用量为5～100份，所述丙烯酸类单体的用量为0～95份，所述多羟基聚合物的用量为1～30份，所述无机化合物的用量为1～20份；优选地，以所述的丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体总重量为100重量份来计，所述丙烯酰胺类单体的用量为10～90份，所述丙烯酸类单体的用量为10～90份，所述多羟基聚合物的用量为2～20份，所述无机化合物的用量为1～15份。
本发明的目的之二在于提供一种上述高强度吸水树脂微胶囊的制备方法，包括将包含有壳聚糖的包衣液通过喷雾包覆所述的高强度吸水树脂，干燥后得到所述的高强度吸水树脂微胶囊。具体地，将所述高强度吸水树脂放入喷雾包衣设备的滚筒中，在包衣模式下，用泵将壳聚糖包衣液通过喷雾干燥设备的喷雾嘴喷到滚动的高强度吸水树脂颗粒上，干燥、自然降温、晾干后，即得所述的水泥基材料自修复微胶囊。
上述制备方法中，所述壳聚糖包衣液包括共混的酸性化合物、壳聚糖、醛类化合物、水在内的组分；所述的酸性化合物选自无机酸和/或有机酸，优选选自盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的至少一种，更优选选自醋酸；所述的醛类化合物选自乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛中的至少一种，优选选自戊二醛；以所述的壳聚糖包衣液为100重量份来计，所述的壳聚糖包衣液中，酸性化合物为1～5份，壳聚糖为0.5～5份，醛类化合物为0.02～2.5份，其余为水。壳聚糖包衣液中的酸性化合物促进了壳聚糖在水中的溶解性，醛类化合物促进壳聚糖形成多聚体，使得喷雾后形成的壳聚糖包衣更均匀、结构更稳定。
上述制备方法中，所述的高强度吸水树脂和壳聚糖包衣液的质量比为1:0.5～1:10，优选为1:1～1:5；
所述喷雾的条件为60～150℃、10～60min；优选地，喷雾条件为80～100℃、20～30min。
上述制备方法中，所述的壳聚糖包衣液制备过程为：将酸性化合物溶于水中，将壳聚糖溶解在酸性水溶液中，加入醛类化合物，得到所述的壳聚糖包衣液。
上述制备方法中，所述高强度吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
步骤(1)将多羟基聚合物加入到水中，溶解后得到均一的多羟基聚合物溶液；
步骤(2)将丙烯酸类单体加入到碱性溶液中进行中和，形成丙烯酸类单体溶液；
步骤(3)将丙烯酰胺类单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、无机化合物、步骤(2)得到的丙烯酸类单体溶液加入到步骤(1)得到的多羟基聚合物溶液中，搅拌均匀得到混合液；
步骤(4)向步骤(3)得到的混合液中加入引发剂和交联剂，加热反应后，干燥得到所述的高强度吸水树脂。
上述高强度吸水树脂的制备方法中，以所述的丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体总重量为100重量份来计，所述丙烯酰胺类单体的用量为5～100份，所述丙烯酸类单体的用量为0～95份，所述多羟基聚合物的用量为1～30份，所述无机化合物的用量为1～20份，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为0.1～1份，所述交联剂的用量为1～5份，所述引发剂的用量为0.1～2份；优选地，以所述的丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体总重量为100重量份来计，所述丙烯酰胺类单体的用量为10～90份，所述丙烯酸类单体的用量为10～90份，所述多羟基聚合物的用量为2～20份，所述无机化合物的用量为1～15份，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为0.2～0.6份，所述交联剂的用量为2～4份，所述引发剂的用量为0.3～1份；
所述的丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种，优选选自丙烯酰胺；
所述的丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种，优选选自丙烯酸；
所述的多羟基聚合物选自聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种，优选选自聚乙烯醇；
所述的无机化合物选自膨润土、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土、高岭土、碳酸钙中的至少一种；
所述的交联剂选自醛类化合物，优选选自戊二醛、乙二醛、对苯二甲醛、甲醛中的至少一种；
所述的引发剂选自过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂中的至少一种，优选选自过硫酸钾和亚硫酸氢钠。
上述高强度吸水树脂的制备方法中，所述步骤(1)中得到的多羟基聚合物溶液的浓度为0.1～10％，优选为1～5％；
所述步骤(2)中，碱性溶液浓度为1～20％，优选为5～10％；碱性溶液选自氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种，优选为氢氧化钠溶液；中和度为30～80％，优选为40～60％；
所述步骤(4)中在加入引发剂和交联剂前，先通入惰性气体，置换掉反应体系中的空气，在惰性气体氛围下加入引发剂和交联剂；
所述步骤(4)中的反应温度为30～60℃，反应体系的粘度增加后停止搅拌，继续反应，反应时间为2～6h；反应后得到的产物经切割、干燥后粉碎得到粒状高强度吸水树脂，干燥温度为80～100℃。所得高强度吸水树脂的粒径为100～1000微米，优选为180～600微米。适当粒径大小的吸水树脂制备的微胶囊添加到水泥中，不会影响水泥的强度，在水泥出现裂缝或缺陷时，微胶囊破裂，释放出吸水树脂，遇水膨胀从而实现修复作用。
本发明的目的之三在于提供一种自修复水泥基材料，包含上述高强度吸水树脂微胶囊或者由上述制备方法得到的高强度吸水树脂微胶囊，所述的高强度吸水树脂微胶囊的用量为水泥质量的0.5～5％，优选为1～3％。
本发明的目的之四在于提供一种上述自修复水泥基材料的制备方法，包括将所述的高强度吸水树脂微胶囊加入到水泥浆中混合，再在70～80℃养护后，即得所述的自修复水泥基材料。上述养护工艺采用本领域中常用养护方法即可，例如在水泥胶砂振实台上振荡后置于70～80℃标准养护室养护1天后退模，继续在70～80℃水浴中养护，得到自修复水泥基材料。
本发明在制备高强度吸水树脂时，通过添加无机化合物同时使用多羟基聚合物、丙烯酰胺单体和丙烯酸单体分别交联共聚合形成互穿网络结构，无机化合物存在于互穿网络水凝胶中形成独特的有机/无机网络结构，可以大幅提高吸水树脂的强度与弹性，吸水树脂吸水后形成具有一定弹性的凝胶，可用于各种形状孔隙的修复。此外，本发明中采用壳聚糖包衣作为微胶囊的囊壁，一方面可以促进高强度吸水树脂胶囊化后和水泥材料的相容性，另一方面可以有效抑制因高强度吸水树脂在水泥水化过程中吸收水分而导致降低水泥的性能；当含有本发明高强度吸水树脂微胶囊的水泥基材料遇裂缝等缺陷时，高强度吸水树脂微胶囊的囊壁在外力作用下也被破坏，使得微胶囊内的高强度吸水树脂与水相遇并吸收渗透进来的水分而膨胀，从而修复并阻止裂缝进一步扩展，更好地实现水泥遇水自修复效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例中所采用的测试仪器及测试条件如下：
吸水量测试方法：
将茶叶袋先用水润湿，并称取其质量，将0.1g树脂放入茶叶袋中，然后浸入水中，间隔一定时间取出，抽滤机抽干，用天平称量茶叶袋和树脂的总质量，用公式(1-1)计算出吸水率。
Figure BDA0003045356770000061
其中，Q为树脂吸水率；Wt为吸水后茶叶袋和树脂总重；W0为茶叶袋质量；W1为树脂质量。
水泥胶砂流动度测定执行标准：GB/T 2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》；按照GB/T19139-2003标准制备水泥浆，测试水泥浆抗压强度性能。
粒径测试方法：使用扫描电子显微镜测量粒径。
实施例中所采用的原料及来源如下：
实施例中原料均为市售商品。
实施例1高强度吸水树脂微胶囊的制备
在反应釜中加入15份聚乙烯醇溶解于300份蒸馏水中，继续加入90份丙烯酰胺、丙烯酸(10份丙烯酸加入到浓度为10％氢氧化钠溶液得到中和度50％的丙烯酸溶液)、0.4份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和100份浓度为10％的膨润土分散液搅拌均匀后，通氮气30分钟除氧后在氮气氛围中加入0.8份过硫酸钾、0.2份亚硫酸氢钠和3份戊二醛，调温至60℃，粘度增加后停止搅拌，继续聚合反应5小时；反应结束后所得反应物经切割、造粒，100℃干燥后粉碎过筛得到粒状高强度吸水树脂(记为1#)，得到的高强度吸水树脂的粒径为180～600微米。
在烧杯中加入10份醋酸和390份水，搅拌均匀后，加入4份壳聚糖，完全溶解后，加入0.4份戊二醛，制成壳聚糖包衣液。
将100份吸水树脂微粒放入喷雾包衣设备的滚筒中，在包衣模式下，用泵将400份壳聚糖包衣液通过设备的喷雾嘴喷到滚动的吸水树脂微粒上。在温度100℃，通风条件下，滚动干燥20分钟，然后自然降温、晾干，得到高强度吸水树脂微胶囊(记为2#)，得到的水泥基材料自修复微胶囊粒径为200～680微米，囊壁厚度为20～80微米。
实施例2高强度吸水树脂微胶囊的制备
在反应釜中加入10份聚乙烯醇溶解于300份蒸馏水中，继续加入50份丙烯酰胺、丙烯酸(50份丙烯酸加入到浓度为10％氢氧化钠溶液得到中和度50％的丙烯酸溶液)、0.4份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和100份浓度为10％的二氧化硅分散液搅拌均匀后，通氮气30分钟除氧后在氮气氛围中加入0.8份过硫酸钾、0.2份亚硫酸氢钠和3份戊二醛，调温至60℃，粘度增加后停止搅拌，继续聚合反应5小时；反应结束后所得反应物经切割、造粒，100℃干燥后粉碎过筛得到粒状吸水树脂(记为3#)，所得高强度吸水树脂的粒径为180～600微米。
在烧杯中加入10份醋酸和390份水，搅拌均匀后，加入4份壳聚糖，完全溶解后，加入0.4份戊二醛，制成壳聚糖包衣液。
将100份吸水树脂微粒放入喷雾包衣设备的滚筒中，在包衣模式下，用泵将400份壳聚糖包衣液通过设备的喷雾嘴喷到滚动的吸水树脂微粒上。在温度100℃，通风条件下，滚动干燥20分钟，然后自然降温、晾干，得到微胶囊(记为4#)，得到的水泥基材料自修复微胶囊粒径为200～680微米，囊壁厚度为20～80微米。
实施例3高强度吸水树脂胶囊的制备
在反应釜中加入15份聚乙烯醇溶解于300份蒸馏水中，继续加入90份丙烯酰胺、丙烯酸(10份丙烯酸加入到浓度为10％氢氧化钠溶液得到中和度50％的丙烯酸溶液)、0.4份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和100份浓度为10％的碳酸钙分散液搅拌均匀后，通氮气30分钟除氧后在氮气氛围中加入0.8份过硫酸钾、0.2份亚硫酸氢钠和3份戊二醛，调温至60℃，粘度增加后停止搅拌，继续聚合反应5小时；反应结束后所得反应物经切割、造粒，100℃干燥后粉碎过筛得到粒状吸水树脂(记为5#)，所得高强度吸水树脂的粒径为180～600微米。
在烧杯中加入10份醋酸和390份水，搅拌均匀后，加入6份壳聚糖，完全溶解后，加入0.6份戊二醛，制成壳聚糖包衣液。
将100份吸水树脂微粒放入喷雾包衣设备的滚筒中，在包衣模式下，用泵将400份壳聚糖包衣液通过设备的喷雾嘴喷到滚动的吸水树脂微粒上。在温度100℃，通风条件下，滚动干燥20分钟，然后自然降温、晾干，得到微胶囊(记为6#)，得到的水泥基材料自修复微胶囊粒径为200～680微米，囊壁厚度为20～80微米。
实施例4高强度吸水树脂胶囊的制备
在反应釜中加入15份聚乙烯醇溶解于400份蒸馏水中，继续加入10份丙烯酰胺、丙烯酸(90份丙烯酸加入到浓度为10％氢氧化钠溶液得到中和度50％的丙烯酸溶液)、0.4份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、100份浓度为10％的蒙脱土分散液搅拌均匀后，通氮气30分钟除氧后在氮气氛围中加入0.8份过硫酸钾、0.2份亚硫酸氢钠和3份戊二醛，调温至60℃，粘度增加后停止搅拌，继续聚合反应5小时；反应结束后所得反应物经切割、造粒，100℃干燥后粉碎过筛得到粒状吸水树脂(记为7#)，所得高强度吸水树脂的粒径为180～600微米。
在烧杯中加入10份醋酸和390份水，搅拌均匀后，加入4份壳聚糖，完全溶解后，加入0.4份戊二醛，制成壳聚糖包衣液。
将100份吸水树脂微粒放入喷雾包衣设备的滚筒中，在包衣模式下，用泵将400份壳聚糖包衣液通过设备的喷雾嘴喷到滚动的吸水树脂微粒上。在温度100℃，通风条件下，滚动干燥20分钟，然后自然降温、晾干，得到微胶囊(记为8#)，得到的水泥基材料自修复微胶囊粒径为200～680微米，囊壁厚度为20～80微米。
对比例1吸水树脂胶囊的制备
在反应釜中加入400份蒸馏水，90份丙烯酰胺、丙烯酸(10份丙烯酸加入到浓度为10％氢氧化钠溶液得到中和度50％的丙烯酸溶液)、0.4份N,N-亚甲基双丙烯酰胺搅拌均匀后，通氮气30分钟除氧后在氮气氛围中加入0.8份过硫酸钾、0.2份亚硫酸氢钠，调温至60℃，粘度增加后停止搅拌，继续聚合反应5小时；反应结束后所得反应物经切割、造粒，100℃干燥后粉碎过筛得到粒状高强度吸水树脂(记为9#)，得到的吸水树脂的粒径为180～600微米。
在烧杯中加入10份醋酸和390份水，搅拌均匀后，加入4份壳聚糖，完全溶解后，加入0.4份戊二醛，制成壳聚糖包衣液。
将100份吸水树脂微粒放入喷雾包衣设备的滚筒中，在包衣模式下，用泵将400份壳聚糖包衣液通过设备的喷雾嘴喷到滚动的吸水树脂微粒上。在温度100℃，通风条件下，滚动干燥20分钟，然后自然降温、晾干，得到高强度吸水树脂微胶囊(记为10#)，得到的水泥基材料自修复微胶囊粒径为200～680微米，囊壁厚度为20～80微米。
实施例1～4和对比例1得到的1～10#样品的吸水倍率数据如表1中所示。
表1.1#～10#样品的吸水倍率
样品 自来水 5万ppmNaCL水溶液 1％NaOH水溶液
1# 22.5 10.2 40.5
2# 3.0 2.0 5.0
3# 20.8 8.9 30.2
4# 4.5 2.0 3.0
5# 23.4 10.5 42.6
6# 2.5 1.5 2.0
7# 25.6 11.6 46.5
8# 1.5 2.0 3.5
9# 91.5 18.6 54.5
10# 2.5 2.0 3.0
从表1中数据可以看出，实施例1～4中得到的高强度吸水树脂(1#、3#、5#、7#)在自来水、5万矿化度的水溶液和碱性水溶液中具有较强的吸水能力，而得到的水泥基材料自修复微胶囊(2#、4#、6#、8#)在自来水、5万矿化度的水溶液和碱性水溶液吸水率都很小，说明本发明的水泥基材料自修复胶囊采用壳聚糖包衣液作为囊壁可以有效抑制囊芯吸水树脂吸收水分，确保在水泥水化过程中该微胶囊不吸收水分，不会影响水泥的性能。对比例1的吸水树脂虽然吸水率比实施例1～4的吸水树脂高，但是过高的吸水率不但不能封堵缝隙，还会让缝隙撑得更大，实施例1～4中的高强度吸水树脂因为多羟基聚合物、丙烯酰胺单体、丙烯酸单体、无机化合物交联共聚合形成互穿网络结构，使得吸水率比对比例1相对较低，但是无机化合物存在于互穿网络水凝胶中形成独特的有机/无机网络结构，可以大幅提高吸水树脂的强度与弹性。
实施例5～10自修复水泥基材料的制备
上述实施例1～4得到的吸水树脂微胶囊用于水泥基材料方面的应用，方法如下：将水和水泥按照44:100的质量比载水泥浆搅拌机中混和并在360转/分钟下搅拌1分钟，然后在1000转/分钟下搅拌5分钟，在快速搅拌的过程中加入吸水树脂微胶囊，加入质量为水泥质量的1～3％，然后将含有吸水树脂微胶囊的水泥浆导入模具中，在水泥胶砂振实台上振荡后置于80℃标准养护室养护1天后退模，继续在80℃水浴中养护，得到自修复水泥基材料。
对比例2
添加对比例1制备得到的吸水树脂微胶囊，其他条件均同实施例5。
对比例3
除不添加本发明所述的高强度吸水树脂微胶囊外，其他条件均同实施例5。
表2.实施例5～10和对比例2～3的水泥配方
Figure BDA0003045356770000111
上述自修复水泥基材料性能测试如下：
表3.实施例5～10和对比例2～3自修复水泥基材料的流动度和抗压性能试验
Figure BDA0003045356770000121
从表3中结果可以看出，本发明中实施例5～10中高强度吸水树脂微粒的微胶囊化可防止其与水泥浆接触，确保在水泥水化过程中不吸收水分，对水泥的流动性能影响不大，对水泥的抗压强度略有影响。
实施例5～10得到的自修复水泥基材料针对裂缝的自修复性能测试如下：
裂缝制造：在上述自修复水泥基材料试件置于压力机上，以0.2MPa/s的加压速度加压，当达到最大承受压力，出现裂纹时停止加压。通过岩心驱替流动装置(测试条件为：驱替压力：0.5MPa，围压：2.5MPa)，测试在养护0d、3d、14d、28d的渗透率。其渗透率测试结果列于表4。
表4.水泥基材料自修复性能试验
Figure BDA0003045356770000122
Figure BDA0003045356770000131
由表4所示的实验结果可知，添加了吸水树脂微胶囊的水泥石的修复能力明显优于未添加吸水树脂微胶囊的水泥石。实施例5～10添加了吸水树脂微胶囊的水泥石能够在微裂缝产生后吸水膨胀迅速响应，3天内渗透率大幅降低，14天后能够使具有微裂缝的水泥石的渗透率降低至10mD以内，在28天的养护周期结束后，添加了吸水树脂微胶囊的水泥石渗透率均小于1mD，远远小于对比样未添加吸水树脂微胶囊的水泥石的渗透率，说明添加了吸水树脂微胶囊的水泥石能够对水泥石的微裂缝进行自修复，保证了水泥石的完整性，而且自修复性能优于对比例2的吸水树脂胶囊，说明本发明吸水树脂在环境中能够更持久地保持封堵作用，更好地实现自修复效果。

Claims (13)

1.一种高强度吸水树脂微胶囊，包含有囊芯及包裹着囊芯的囊壁，所述的囊芯为高强度吸水树脂，所述的囊壁为壳聚糖包衣。
2.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，
所述微胶囊的粒径为100～1000微米，优选为180～600微米；和/或，
所述囊壁的厚度为10～100微米，优选为20～80微米。
3.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，
所述的高强度吸水树脂由包含有丙烯酰胺类单体、任选的丙烯酸类单体、多羟基聚合物、无机化合物在内的组分反应得到；和/或，
所述的壳聚糖包衣由包含有酸性化合物、壳聚糖、醛类化合物在内的组分制备得到。
4.根据权利要求3所述的微胶囊，其特征在于，
所述的丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种，优选选自丙烯酰胺；和/或，
所述的丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种，优选选自丙烯酸；和/或，
所述的多羟基聚合物选自聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种，优选选自聚乙烯醇；和/或，
所述的无机化合物选自膨润土、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土、高岭土、碳酸钙中的至少一种；和/或，
所述的酸性化合物选自无机酸和/或有机酸，优选选自盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的至少一种，更优选选自醋酸；和/或，
所述的醛类化合物选自乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛中的至少一种，优选选自戊二醛。
5.根据权利要求3所述的微胶囊，其特征在于，
所述的高强度吸水树脂中，以所述丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体的总重量为100重量份来计，所述丙烯酰胺类单体的用量为5～100份，所述丙烯酸类单体的用量为0～95份，所述多羟基聚合物的用量为1～30份，所述无机化合物的用量为1～20份；优选地，以所述的丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体总重量为100重量份来计，所述丙烯酰胺类单体的用量为10～90份，所述丙烯酸类单体的用量为10～90份，所述多羟基聚合物的用量为2～20份，所述无机化合物的用量为1～15份。
6.根据权利要求1～5任一项所述的高强度吸水树脂微胶囊的制备方法，包括将包含有壳聚糖的包衣液通过喷雾包覆高强度吸水树脂，干燥后得到所述的高强度吸水树脂微胶囊。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述壳聚糖包衣液包括共混的酸性化合物、壳聚糖、醛类化合物、水在内的组分；和/或，
所述的高强度吸水树脂和壳聚糖包衣液的质量比为1:0.5～1:10，优选为1:1～1:5；和/或，
所述喷雾的条件为60～150℃、10～60min；优选地，所述喷雾的条件为80～100℃、20～30min。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
以所述的壳聚糖包衣液为100重量份来计，所述的壳聚糖包衣液中，酸性化合物为1～5份，壳聚糖为0.5-5份，醛类化合物为0.02～2.5份，其余为水；和/或，
所述的酸性化合物选自无机酸和/或有机酸，优选选自盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的至少一种，更优选选自醋酸；和/或，
所述的醛类化合物选自乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛中的至少一种，优选选自戊二醛。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述高强度吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
步骤(1)将多羟基聚合物加入到水中，溶解后得到多羟基聚合物溶液；
步骤(2)将丙烯酸类单体加入到碱性溶液中进行中和，形成丙烯酸类单体溶液；
步骤(3)将丙烯酰胺类单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、无机化合物、步骤(2)得到的丙烯酸类单体溶液加入到步骤(1)得到的多羟基聚合物溶液中，搅拌均匀得到混合液；
步骤(4)向步骤(3)得到的混合液中加入引发剂和交联剂，加热反应后，干燥得到所述的高强度吸水树脂。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，
以所述的丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体总重量为100重量份来计，所述丙烯酰胺类单体的用量为5～100份，所述丙烯酸类单体的用量为0～95份，所述多羟基聚合物的用量为1～30份，所述无机化合物的用量为1～20份，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为0.1～1份，所述交联剂的用量为1～5份，所述引发剂的用量为0.1～2份；优选地，以所述的丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体总重量为100重量份来计，所述丙烯酰胺类单体的用量为10～90份，所述丙烯酸类单体的用量为10～90份，所述多羟基聚合物的用量为2～20份，所述无机化合物的用量为1～15份，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为0.2～0.6份，所述交联剂的用量为2～4份，所述引发剂的用量为0.3～1份；和/或，
所述的丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种，优选选自丙烯酰胺；和/或，
所述的丙烯酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种，优选选自丙烯酸；和/或，
所述的多羟基聚合物选自聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种，优选选自聚乙烯醇；和/或，
所述的无机化合物选自膨润土、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土、高岭土、碳酸钙中的至少一种；和/或，
所述的交联剂选自醛类化合物，优选选自戊二醛、乙二醛、对苯二甲醛、甲醛中的至少一种；和/或，
所述的引发剂选自过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂中的至少一种，优选选自过硫酸钾和亚硫酸氢钠。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤(1)中得到的多羟基聚合物溶液的浓度为0.1～10％，优选为1～5％；和/或，
所述步骤(2)中的碱性溶液浓度为1～20％，优选为5～10％；和/或，
所述步骤(2)中的碱性溶液选自氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种，优选为氢氧化钠溶液；和/或，
所述步骤(2)中的中和度为30～80％，优选为40～60％；和/或，
所述步骤(4)中在加入引发剂和交联剂前，先通入惰性气体；和/或，
所述步骤(4)中的加热反应温度为30～60℃，反应时间为2～6h；和/或，
所述步骤(4)中的干燥温度为80～100℃。
12.一种自修复水泥基材料，包含权利要求1～5任一项所述的高强度吸水树脂微胶囊或者由权利要求6～11任一项所述的制备方法得到的高强度吸水树脂微胶囊与水泥，所述高强度吸水树脂微胶囊的用量为水泥质量的0.5～5％，优选为1～3％。
13.根据权利要求12所述的自修复水泥基材料的制备方法，包括将所述的高强度吸水树脂微胶囊加入到水泥浆中混合，再在70～80℃养护后，即得所述的自修复水泥基材料。
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