CN117511397A - 一种功能化微胶囊/rtv复合自修复涂料的制备方法及其应用 - Google Patents
一种功能化微胶囊/rtv复合自修复涂料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117511397A CN117511397A CN202311574013.5A CN202311574013A CN117511397A CN 117511397 A CN117511397 A CN 117511397A CN 202311574013 A CN202311574013 A CN 202311574013A CN 117511397 A CN117511397 A CN 117511397A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rtv
- solution
- stirring
- microcapsule
- coating
- 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
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 25
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 9
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 claims description 6
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 6
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 6
- QNODIIQQMGDSEF-UHFFFAOYSA-N (1-hydroxycyclohexyl)-phenylmethanone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1(O)CCCCC1 QNODIIQQMGDSEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 102100026735 Coagulation factor VIII Human genes 0.000 claims description 5
- 101000911390 Homo sapiens Coagulation factor VIII Proteins 0.000 claims description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 5
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 5
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 5
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000007799 cork Substances 0.000 claims description 3
- 239000012975 dibutyltin dilaurate Substances 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 3
- 229940044631 ferric chloride hexahydrate Drugs 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K iron trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].Cl[Fe+]Cl NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 3
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 3
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 3
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 6
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims 3
- XJWSAJYUBXQQDR-UHFFFAOYSA-M dodecyltrimethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C XJWSAJYUBXQQDR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 3
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 claims 1
- 244000282866 Euchlaena mexicana Species 0.000 claims 1
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 claims 1
- 241000978776 Senegalia senegal Species 0.000 claims 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 claims 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- PLMFYJJFUUUCRZ-UHFFFAOYSA-M decyltrimethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCC[N+](C)(C)C PLMFYJJFUUUCRZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000013003 healing agent Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical group CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D183/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
- C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
- C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
Abstract
本发明公开了一种功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料的制备方法及其应用。该方法通过制备一种具有自修复功能的微胶囊与RTV涂料进行复合得到了一种功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料，所述微胶囊的壁材和芯材均具有良好的热稳定性，在较高的环境温度下仍然不会因热分解而失去自修复功能。所制备的功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料具有良好的耐老化性能，该复合涂料可以自主修复机械损伤，进而大幅延长RTV涂料的服役寿命，提高了涂料的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于智能绝缘材料制备技术领域，具体涉及一种自修复材料、制备方法及其应用。
背景技术
室温硫化硅橡胶(RTV)涂料作为瓷绝缘子、套管防污闪、滑闪的重要涂层材料具有操作方便，环境稳定可靠，优异憎水性和憎水迁移性的特点，能显著提高电瓷或玻璃绝缘子的耐污闪性能。然而在高温、极寒、染污、强电场等复杂气象、电磁环境下，RTV涂料内部会不可避免地产生微小裂纹和局部损伤，严重的甚至会引起沿面绝缘失效，引发重大装备故障，防御RTV涂料的机械损伤已成为电网安全面临的重要问题之一。
针对这一问题，近年来有学者通过纳米复合技术在一定程度上抑制了涂料的老化，但是抑制效果普遍有限，尚无法实现主动修复涂料中的老化缺陷。因此有必要研究一种复合材料自修复体系，实现材料的原位、主动、无监督自修复，从而大幅延长RTV涂料的服役寿命。
发明内容
由于纳米复合技术抑制绝缘材料老化的效果普遍有限，本发明提供了一种功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料的制备方法及其应用，这种复合自修复涂料中的功能化微胶囊能够原位、主动对RTV涂料中的老化缺陷进行修复，进而延长RTV涂料的服役寿命。
为了实现上述功能，本案发明人经过长期研究和大量实践，得以提供本发明技术方案，具体实施过程如下；
一种功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1、核壳结构功能化纳米颗粒的制备：将纳米颗粒分散液与浓氨水、无水乙醇混合，并对其进行30～40℃水浴加热并以150～300rpm转速搅拌30～60min；然后将正硅酸乙酯(TEOS)逐滴加入混合液中，待TEOS滴加完毕后持续机械搅拌约12h；倒掉上层清液并收集核壳结构功能化纳米颗粒，洗涤、定容并保存于乙醇溶液中备用；
S2、芯材的制备：在三口烧瓶中加入IPDI和DBTDL，机械搅拌并置于50℃水浴中，将HEMA逐滴加入后将体系升温到60℃反应5h；反应完成后加入稀释剂St和光引发剂184，得到芯材备用；
S3、预聚物的制备：将TDI溶解于预干燥的CH溶剂中，机械搅拌5～10min后将溶液加入到圆底烧瓶中并进行N2净化，然后将烧瓶置于80℃油浴锅中，磁力搅拌下缓慢加入BDO；N2清洗烧瓶20分钟后用软木密封，搅拌悬浮液24h；接着将混合物在100℃下蒸馏4h，得到黄色粘稠的产物，并将其保存于冰箱备用；
S4、微胶囊的制备：在烧杯中加入超纯水、GA、DTAB和双亲性TiO2，在转速500r/min下机械搅拌3h得到GA溶液；将TDI预聚物溶于CB中，在60～70℃下机械搅拌10～20min至预聚物完全溶解，将S1中制备的核壳结构功能化纳米颗粒倒入混合溶液中，超声分散3h；接着继续加入芯材机械搅拌20～30min，然后将混合物慢慢倒入GA溶液中，并置于50℃水浴锅中，将BDO逐滴加入乳液中，升温至70℃反应1h；待冷却至室温后，加入去离子水洗涤3次，经过滤后置于空气中干燥24h，得到微胶囊备用；
S5、功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料的制备：在行星式混合机中加入一定量的羟基硅油，同时加入一定比例的聚二甲基硅氧烷作为增塑剂；混合均匀后，加入一定量的交联剂和催化剂；接着向混合物中加入一定质量分数的功能化微胶囊，并将混合物以20r/min的速度持续搅拌20～30min，然后以2r/min的速度抽真空60min；最后用压机将橡胶填充在300ml PE包装管中，7天后，在不锈钢模板中制作得到功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料样品；
上述制备方法中，S1中纳米颗粒分散液的具体制备过程：向乙二醇中加入六水合氯化铁与二水合柠檬酸三钠，搅拌至均匀；将适量乙酸钠加入上述溶液中，搅拌8h后转移至含有聚四氟乙烯内筒的反应釜中(倒入溶液体积不超过总容积的2/3)，于200℃加热反应10h后，利用水冷将反应釜降至室温，并倒掉上层清液，使用永磁体进行固液分离，将产物转移至烧杯中洗涤并定容。
上述制备方法中，S1中：无水乙醇、浓氨水、纳米颗粒分散液和正硅酸乙酯的体积比：300：3～6：3～6：3～4。
上述制备方法中，S2中：IPDI、DBTDL和HEMA的质量比为20～25：0.01～0.1：10～15。
上述制备方法中，S2中：稀释剂St和光引发剂184的质量比为15：1～2。
上述制备方法中，S3中：TDI、CH和BDO的质量比为20～25：140～150：5～10。
上述制备方法中，S4中：超纯水、GA、DTAB和双亲性TiO2的质量比为120：5～10：0.1～1：1～2。
上述制备方法中，S4中：TDI预聚物、核壳结构功能化纳米颗粒、芯材和BDO的质量比为5～10：0.5～1：25～30：5～10。
上述制备方法中，S5中：羟基硅油、聚二甲基硅氧烷、交联剂和催化剂的质量比为80～90：10～20：1～10：0.1～0.2；所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
本发明技术方案中，所述的制备方法制得的功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料在材料自修复中的应用。
本发明的有益效果
1)本发明提供了一种功能化微胶囊的制备方法，该微胶囊壁材与芯材在110℃之前均不会发生热失重现象，这种以聚氨酯外壳作为壁材的微胶囊具有良好的热稳定性，使得该功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料即使在高温的环境下依然可以对材料中出现的机械损伤主动修复，因此该复合涂料可以工作在较高温度的环境下。
2)本发明提供了一种功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料的制备方法，能够对RTV材料因机械应力造成的损伤进行有效的自主修复，当RTV材料产生机械裂痕时，微胶囊也会随之破裂而流出修复剂对损伤部位进行填补，并与损伤的通道壁紧密接触表现出良好的修复效果。
附图说明
图1微胶囊及芯材的热失重曲线
图2微胶囊的SEM图
图3复合涂料愈合前的SEM图像
图4复合涂料愈合后的SEM图像
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
本发明方法样品制备所使用的化学试剂的生产厂家及纯度见表1：
表1主要实验原料一览表
本发明方法样品制备主要实验仪器的型号与生产厂家见表2：
表2主要实验设备一览表
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
S1、量取200ml无水乙醇、3.5ml浓氨水置于斜三口球瓶中，使用移液枪取3.5ml纳米颗粒分散液加入斜三口球瓶中；将斜三口球瓶置于水浴中35℃加热，采用机械式聚四氟乙烯搅拌器按200rpm转速搅拌30min；使用移液枪取3ml正硅酸乙酯逐滴(约2～3min加完)加入斜三口球瓶内，搅拌约12h；取出斜三口球瓶，倒掉上层清液并收集核壳结构功能化纳米颗粒，使用无水乙醇和去离子水分别超声清洗3遍(使用永磁体进行液固分离)，定容并保存于去离子水或乙醇溶液中。
其中纳米颗粒分散液的具体制备过程：向200ml乙二醇中加入7.5g六水合氯化铁与2.6g二水合柠檬酸三钠，搅拌至均匀；将12g乙酸钠加入上述溶液中，搅拌8h后转移至含有聚四氟乙烯内筒的反应釜中(倒入溶液体积不超过总容积的2/3)，于200℃加热反应10h后，利用水冷将反应釜降至室温，并倒掉上层清液，使用永磁体进行固液分离，将产物转移至烧杯中用无水乙醇和去离子水超声清洗，然后定容保存于无水乙醇或去离子水中备用。
S2、芯材的制备：在三口烧瓶中加入11.1g IPDI和0.02g DBTDL，机械搅拌并置于50℃水浴中，将6.5g HEMA逐滴加入后将体系升温到60℃反应5h；反应完成后加入7.5g稀释剂St和0.8g光引发剂184，得到芯材备用；
S3、预聚物的制备：将10.9g TDI溶解于预干燥的70g CH溶剂中，机械搅拌5分钟后将溶液加入到圆底烧瓶中并进行N2净化，然后将烧瓶置于80℃油浴锅中，磁力搅拌下缓慢加入2.05g BDO；N2清洗烧瓶20分钟后用软木密封，搅拌悬浮液24h；接着将混合物在100℃下蒸馏4h，得到黄色粘稠的产物，并将其保存于冰箱备用；
S4、微胶囊的制备：在烧杯中加入150ml超纯水、8.8g GA、0.25g DTAB和1.25g双亲性TiO2，在转速500r/min下机械搅拌3h得到GA溶液；将11g TDI预聚物溶于25ml CB中，在65℃下机械搅拌10min至预聚物完全溶解，将0.55g制备的核壳结构功能化纳米颗粒倒入混合溶液中，超声分散3h；接着继续加入芯材机械搅拌20min，然后将混合物慢慢倒入GA溶液中，并置于50℃水浴锅中，将8g BDO逐滴加入乳液中，升温至70℃反应1h；待冷却至室温后，加入去离子水洗涤3次，经过滤后置于空气中干燥24h，得到微胶囊备用；
S5、功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料的制备：在行星式混合机中加入质量比为8：2的羟基硅油和聚二甲基硅氧烷进行混合搅拌30min；接着向混合物中加入1wt％交联剂和0.1wt％催化剂；接着向混合物中加入质量分数为3wt％的功能化微胶囊，并将混合物以20r/min的速度持续搅拌20min，然后以2r/min的速度抽真空60min；最后用压机将橡胶填充在300ml PE包装管中，7天后，在不锈钢模板中制作得到功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料样品。
实施例2
采用热重分析(TGA)的方式对微胶囊的热稳定性进行分析，图1中两条曲线分别代表微胶囊和芯材的剩余质量分数和质量分数衰减速率。由图可知，芯材的热降解主要集中在温度为315℃左右时，观察微胶囊的分解过程可知，在213℃和351℃时出现峰值，分别对应微胶囊壳体与芯材的热降解温度，微胶囊壁材与芯材在110℃之前均没有发生热失重现象，证明两者具有良好的热稳定性。
实施例3
通过微胶囊的电子显微镜(SEM)观测结果，可以清晰地观察到微胶囊的微观形貌和聚氨酯外壳形貌。从图2可以观察到，微胶囊整体呈现球状，直径在100μm左右，外形完整且无破损，其表面存在一系列的凹陷，这是由于制备过程中没有完全反应的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯脱落造成的，粗糙的壳层可以增强微胶囊与RTV基体的相容性，形成结合力更强，性能更优异的复合材料。
实施例4
功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料受到机械损伤愈合前后的SEM图像如图3和图4所示。手术刀刮伤RTV复合涂料，其表面会出现约60μm宽的裂纹，在划伤材料的同时，其中的微胶囊也会被划伤，使得微胶囊外壳破裂从而导致愈合剂流出，填充划痕通道后反应固化，从而修复已经形成的机械损伤。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、核壳结构功能化纳米颗粒的制备：将纳米颗粒分散液与浓氨水NH4OH、无水乙醇EtoH混合，并对其进行30～40℃水浴加热并以150～300rpm转速搅拌30～60min；然后将正硅酸乙酯TEOS逐滴加入混合液中，待TEOS滴加完毕后持续机械搅拌12h；最后倒掉上层清液并收集核壳结构功能化纳米颗粒，洗涤、定容并保存于乙醇溶液中备用；
S2、芯材的制备：在三口烧瓶中加入异佛尔酮二异氰酸酯IPDI和二月桂酸二丁基锡DBTDL，机械搅拌并置于50℃水浴中，将甲基丙烯酸羟乙酯HEMA逐滴加入后将体系升温到60℃反应5h；反应完成后加入稀释剂苯乙烯St和光引发剂184，得到芯材备用；
S3、预聚物的制备：将甲苯2,4-二异氰酸酯TDI溶解于预干燥的环己酮CH溶剂中，机械搅拌5～10min后将溶液加入到圆底烧瓶中并进行N2净化，然后将烧瓶置于80℃油浴锅中，磁力搅拌下缓慢加入1,4-丁二醇BDO；N2清洗烧瓶20分钟后用软木密封，搅拌悬浮液24h；接着将混合物在100℃下蒸馏4h，得到黄色粘稠的产物即TDI预聚物，并将其保存于冰箱备用；
S4、微胶囊的制备：在烧杯中加入超纯水、阿拉伯树胶GA、十二烷基三甲基溴化铵DTAB和双亲性TiO2，在转速500r/min下机械搅拌3h得到GA溶液；将TDI预聚物溶于氯苯CB中，在60～70℃下机械搅拌10～20min至预聚物完全溶解，将S1中制备的核壳结构功能化纳米颗粒倒入混合溶液中，超声分散3h；接着继续加入芯材机械搅拌20～30min，然后将混合物慢慢倒入GA溶液中，并置于50℃水浴锅中，将BDO逐滴加入乳液中，升温至70℃反应1h；待冷却至室温后，加入去离子水洗涤3次，经过滤后置于空气中干燥24h，得到微胶囊备用；
S5、功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料的制备：在行星式混合机中加入一定量的羟基硅油，同时加入一定比例的聚二甲基硅氧烷PDMS作为增塑剂；混合均匀后，加入一定量的交联剂和催化剂；接着向混合物中加入一定质量分数的功能化微胶囊，并将混合物以20r/min的速度持续搅拌20～30min，然后以2r/min的速度抽真空60min；最后用压机将橡胶填充在300ml PE包装管中，7天后，在不锈钢模板中制作得到功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料样品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中纳米颗粒分散液的具体制备过程：向乙二醇EG中加入六水合氯化铁FeCl3·6H2O与二水合柠檬酸三钠Na3C6H5O7·2H2O，搅拌至均匀；将适量乙酸钠NaOAc加入上述溶液中，搅拌8h后转移至含有聚四氟乙烯内筒的反应釜中，倒入溶液体积不超过总容积的2/3，于200℃加热反应10h后，利用水冷将反应釜降至室温，并倒掉上层清液，使用永磁体进行固液分离，将产物转移至烧杯中洗涤并定容。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中：无水乙醇、浓氨水、纳米颗粒分散液和正硅酸乙酯的体积比：300：3～6：3～6：3～4。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中：IPDI、DBTDL和HEMA的质量比为20～25：0.01～0.1：10～15。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中：稀释剂St和光引发剂184的质量比为15：1～2。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3中：TDI、CH和BDO的质量比为20～25：140～150：5～10。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S4中：超纯水、GA、DTAB和双亲性TiO2的质量比为120：5～10：0.1～1：1～2。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S4中：TDI预聚物、核壳结构功能化纳米颗粒、芯材和BDO的质量比为5～10：0.5～1：25～30：5～10。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S5中：羟基硅油、聚二甲基硅氧烷、交联剂和催化剂的质量比为80～90：10～20：1～10：0.1～0.2；所述的交联剂为甲基三甲氧基MTMS硅烷，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
10.所述的权利要求1～9任一项权利要求所述的制备方法制得的功能化微胶囊/RTV复合自修复涂料在材料自修复中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311574013.5A CN117511397A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种功能化微胶囊/rtv复合自修复涂料的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311574013.5A CN117511397A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种功能化微胶囊/rtv复合自修复涂料的制备方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117511397A true CN117511397A (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=89758439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311574013.5A Pending CN117511397A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种功能化微胶囊/rtv复合自修复涂料的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117511397A (zh) |
-
2023
- 2023-11-23 CN CN202311574013.5A patent/CN117511397A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101951471B1 (ko) | 실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액 | |
| Wu et al. | A versatile approach towards multifunctional robust microcapsules with tunable, restorable, and solvent‐proof superhydrophobicity for self‐healing and self‐cleaning coatings | |
| CN108940148B (zh) | 一种温控缓释香精微囊的制备方法 | |
| CN107201170B (zh) | 一种含有微胶囊的硅酮密封胶及其制备方法 | |
| CN110669363B (zh) | 一种透明超疏水涂层的制备方法 | |
| CN113083175B (zh) | 一种防腐涂料用缓蚀剂@二氧化铈微胶囊的制备方法 | |
| CN110449094A (zh) | 一种自修复微胶囊的制备方法及其在超疏水涂层中的应用 | |
| CN111423717B (zh) | 一种水上光伏系统用浮体材料及其制备方法 | |
| CN114195945A (zh) | 一种苯丙-硅氧烷复合核壳乳液及其制备方法和应用 | |
| CN117511397A (zh) | 一种功能化微胶囊/rtv复合自修复涂料的制备方法及其应用 | |
| CN114045107B (zh) | 一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和用途 | |
| CN105315745B (zh) | 一种端羧基丁腈橡胶包覆改性的玻璃鳞片制备方法 | |
| CN110698962A (zh) | 兼具自修复性能及防腐性能的复合材料及其制备方法 | |
| CN111777910A (zh) | 一种水性石墨烯丙烯酸-聚硅氧烷涂料及其制备方法 | |
| CN116715894A (zh) | 一种具有pH响应性的多功能超浸润材料及其制备方法和应用 | |
| CN110628207A (zh) | 一种防鼠蚁防凝露泡沫材料、制备方法及应用 | |
| CN113332965B (zh) | 一种用于油水分离的磁性粉煤灰@pdms海绵材料及其制备方法 | |
| CN109337375A (zh) | 低压缩永久变形硅橡胶材料及其制备方法 | |
| CN105111746A (zh) | 蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN114874407A (zh) | 一种超疏水-超亲油海绵及其制备方法 | |
| CN110563921B (zh) | 采用硫醇-异氰酸酯点击化学反应制备异氰酸酯微胶囊的方法 | |
| CN109852071A (zh) | 氟硅橡胶组合物、其制备方法以及由该组合物制备的密封胶和涂料 | |
| CN110964311A (zh) | 低密度聚氨酯灌封材料及制备方法 | |
| CN113861693B (zh) | 一种汽车用过电泳耐高温密封胶及其制备方法 | |
| CN111378414A (zh) | 一种哑光灌封材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |