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技术

本发明专利技术属于混凝土技术领域，具体涉及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。所述微胶囊由环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊组成。本发明专利技术以石蜡/石油树脂/聚乙烯蜡/铁粉混合物为囊壁，分别以环氧树脂及低分子聚酰胺固化剂作为微胶囊的囊芯。当混凝土产生裂缝时，部分裂缝扩展尖端应力较大，可使微胶囊囊壁破裂，胶囊内部的环氧树脂或低分子聚酰胺固化剂流出扩散进入裂缝中，发生固化反应形成交联产物，使裂缝得到及时修复，未被及时修复的裂缝，可在外加电磁场作用下，使微胶囊囊壁升温熔化，环氧树脂或低分子聚酰胺固化剂扩散进入裂缝中，使其得到修复。采用本发明专利技术所述环氧树脂微胶囊，能赋予混凝土更强的裂缝自修复能力，延长混凝土的服役寿命。

An electromagnetic induction cement concrete crack self repairing epoxy resin microcapsule and its preparation method

The invention belongs to the technical field of concrete, in particular to an epoxy resin microcapsule for self-repairing cracks of cement concrete induced by electromagnetic field and a preparation method thereof. The microcapsules are composed of epoxy resin microcapsules and curing agent microcapsules. The invention takes the mixture of paraffin wax, petroleum resin, polyethylene wax and iron powder as the capsule wall, and takes epoxy resin and low molecular polyamide curing agent as the capsule core respectively. When concrete cracks occur, the stress at the crack propagation tip is large, which can cause the microcapsule wall to crack, and the epoxy resin or low molecular polyamide curing agent in the microcapsule flow out and diffuse into the cracks, and the curing reaction takes place to form cross-linking products, so that the cracks can be repaired in time and the cracks not repaired in time can be added. Under the action of electromagnetic field, the microcapsule wall was heated and melted, and epoxy resin or low molecular polyamide curing agent diffused into the crack, which was repaired. The epoxy resin microcapsule can endow the concrete with stronger crack self-repairing ability and prolong the service life of the concrete.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于混凝土
，具体涉及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。
技术介绍
水泥混凝土因其成本低、使用方便、耐久性好等优点，已成为最重要的建筑材料。然而，由于混凝土存在脆性大、抗拉强度低等自身难以克服的缺陷，在使用过程中不可避免地会产生裂缝，从而使混凝土的强度降低，影响构筑物的安全性。同时，裂缝会成为环境中的腐蚀物质渗透进入混凝土内部的通道，加速混凝土发生化学侵蚀及其内部钢筋的锈蚀，导致混凝土的耐久性降低，大大缩短混凝土的使用寿命。为避免因裂缝而引起的混凝土的耐久性降低及其服役安全性，具有裂缝自修复功能的混凝土越来越受到重视。自修复是指通过混凝土内部的自响应机制，及时修复混凝土在使用过程中产生的局部损伤或裂缝，从而消除隐患，延长混凝土的服役寿命。在现有自修复技术中，微胶囊自修复技术发展较快，该技术是将包含修复剂的微胶囊掺入混凝土中，在裂缝产生时微胶囊发生破裂，修复剂流到裂缝中，通过化学反应使裂缝得到愈合。微胶囊自修复技术具有修复速度快的优点，但其实际应用中的难题在于：当混凝土产生微裂纹时，囊壁很难破裂，使内部修复剂不能释放出来，导致裂缝自修复难以实现。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供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。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，所述微胶囊由环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊组成，所述环氧树脂微胶囊的各原料组分按重量份数计为：石蜡20～40份、聚乙烯蜡5～15份、石油树脂5～10份、磁性铁粉3～10份、活性稀释剂5～10份、环氧树脂20～57份；所述固化剂微胶囊的各原料组分按重量份数计为：石蜡24～40份、聚乙烯蜡5～15份、石油树脂5～10份、磁性铁粉3～10份、聚酰胺固化剂25～58份。上述方案中，所述环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊的质量比为60～70:30～40。上述方案中，所述环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊中组分石蜡的熔点为50～65℃。上述方案中，所述环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊中组分石油树脂为C9树脂。上述方案中，所述环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊中聚乙烯蜡的软化点为90～120℃。上述方案中，所述环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊中磁性铁粉为高纯铁粉、羰基铁粉或氧化铁粉，细度为200～2000目。上述方案中，所述环氧树脂为E-51环氧树脂或E-44环氧树脂。上述方案中，所述活性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚。上述方案中，所述固化剂为651低分子聚酰胺。上述电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊的制备方法，包括如下步骤：(1)环氧树脂微胶囊的制备：a.按各组分所需的重量份数称取石蜡、聚乙烯蜡、石油树脂、磁性铁粉、活性稀释剂和环氧树脂；b.将环氧树脂和活性稀释剂混合均匀得到环氧树脂/活性稀释剂混合物；c.将石蜡加热至石蜡熔点以上15～20℃，以400～600rpm转速搅拌20～30min，加入聚乙烯蜡，升温至120～130℃，搅拌10～20min，使之与石蜡混合均匀，得到石蜡/聚乙烯蜡混合物；再向其中加入石油树脂，升温至130～140℃，搅拌10～20min，得到石油树脂/石蜡/聚乙烯蜡混合物；然后加入磁性铁粉，保持温度为130～140℃，搅拌10～20min，得到石油树脂/石蜡/聚乙烯蜡/磁性铁粉混合均匀；再加入环氧树脂/活性稀释剂混合物，控制温度为100～110℃，搅拌2h～4h；d.停止加热，提升搅拌速度至900～1200rpm，加入全氟三丁胺溶液，使混合物温度迅速降低，得到石蜡/石油树脂/聚乙烯蜡/磁性铁粉混合物包覆环氧树脂胶囊状产物的悬浮液；e.对悬浮液进行超声波分散处理，然后过滤分离出微胶囊，微胶囊经烘干处理后，即得到环氧树脂微胶囊；(2)固化剂微胶囊的制备：a.按各组分所需的重量份数称取石蜡、聚乙烯蜡、石油树脂、磁性铁粉和聚酰胺固化剂；b.将石蜡加热至石蜡熔点以上15～20℃，以400～600rpm转速搅拌20～30min，加入聚乙烯蜡，升温至120～130℃，搅拌10～20min，使之与石蜡混合均匀，得到石蜡/聚乙烯蜡混合物；再向其中加入石油树脂，升温至130～140℃，搅拌10～20min，得到石油树脂/石蜡/聚乙烯蜡混合物；然后加入磁性铁粉，保持温度为130～140℃，搅拌10～20min，得到石油树脂/石蜡/聚乙烯蜡/磁性铁粉混合均匀；再加入聚酰胺固化剂，控制温度为100～110℃，搅拌2h～4h；c.停止加热，提升搅拌速度至900～1200rpm，加入全氟三丁胺溶液，使混合物温度迅速降低，得到石蜡/石油树脂/聚乙烯蜡/磁性铁粉混合物包覆环氧树脂微胶囊悬浮液；d.对悬浮液进行超声波分散处理，然后过滤分离出微胶囊，微胶囊经烘干处理后，即得到固化剂微胶囊；(3)将环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊按照质量比60～70:30～40混合，即制得电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊。上次方案中，在环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊制备过程中，所述超声波分散处理的工艺为：超声波频率40kHz，超声时间30min。上次方案中，在环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊制备过程中，所述烘干处理的温度为40～50℃。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术所述自修复微胶囊以石蜡/石油树脂/聚乙烯蜡/铁粉混合物为囊壁，以环氧树脂及低分子聚酰胺固化剂作为微胶囊的囊芯，当混凝土裂缝产生时，裂缝扩展尖端使微胶囊囊壁破裂，以及在外加电磁场作用下微胶囊囊壁升温熔化，胶囊内部的环氧树脂及低分子聚酰胺固化剂流出扩散进入裂缝中，使混凝土内部的裂缝得到修复；采用本专利技术所述环氧树脂微胶囊，能赋予混凝土更强的裂缝自修复能力，延长混凝土的服役寿命；(2)本专利技术以石蜡/石油树脂/聚乙烯蜡/铁粉混合物为囊壁，在外加电磁场作用下能使囊壁升温融化，可有效解决因裂缝扩展尖端应力较小而未能使微胶囊壁材破裂，导致混凝土内部裂缝不能全部修复的难题；石蜡/石油树脂/聚乙烯蜡均属于热塑性材料，通过调节石蜡/石油树脂/聚乙烯蜡的混合比例可以调控微胶囊囊壁的熔点和熔化后的粘度，囊壁中加入铁粉可以使微胶囊在外加电磁场的作用下迅速升温，当温度升高到囊壁熔点之上时，囊壁熔化，粘度迅速降低，其内部的环氧树脂及低分子聚酰胺固化剂流入混凝土裂缝中，使裂缝(包括较宽的裂缝)得到修复；(3)本专利技术选用环氧树脂及低分子聚酰胺固化剂作为微胶囊的囊芯，当混凝土产生微裂缝时，扩展的裂缝遇到微胶囊，在裂缝尖端扩展力的作用下囊壁容易发生破裂，胶囊内部的环氧树脂和固化剂很容易流出扩散进入混凝土裂缝中，在常温下即可发生固化反应，在外加电磁场作用下，环氧树脂与低分子聚酰胺的温度升高，会加快固化反应的发生，在较短时间内即可形成交联产物，堵塞和封闭裂缝；(4)本专利技术使用活性稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚先与环氧树脂混合，然后制备微胶囊，其优点在于：一方面活性稀释剂可以降低环氧树脂粘度，有利于微胶囊的制备，另一方面活性稀释剂也可与固化剂发生反应，形成的反应产物也具有填充孔隙和裂缝的作用。附图说明图1为实施例1所述掺加环氧树脂型微胶囊的水泥混凝土电磁诱导前后裂缝变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，所述微胶囊由环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊组成，所述环氧树脂微胶囊的各原料组分按重量份数计为：石蜡20~40份、聚乙烯蜡5~15份、石油树脂5~10份、磁性铁粉3~10份、活性稀释剂5~10份、环氧树脂20~57份；所述固化剂微胶囊的各原料组分按重量份数计为：石蜡24~40份、聚乙烯蜡5~15份、石油树脂5~10份、磁性铁粉3~10份、聚酰胺固化剂25~58份。

【技术特征摘要】
1.一种电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，所述微胶囊由环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊组成，所述环氧树脂微胶囊的各原料组分按重量份数计为：石蜡20~40份、聚乙烯蜡5~15份、石油树脂5~10份、磁性铁粉3~10份、活性稀释剂5~10份、环氧树脂20~57份；所述固化剂微胶囊的各原料组分按重量份数计为：石蜡24~40份、聚乙烯蜡5~15份、石油树脂5~10份、磁性铁粉3~10份、聚酰胺固化剂25~58份。2.根据权利要求1所述的电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，所述环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊的质量比为60~70:30~40。3.根据权利要求1所述的电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，所述环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊中组分石蜡的熔点为50~65℃；组分聚乙烯蜡的软化点为90~120℃。4.根据权利要求1所述的电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，组分石油树脂为C9树脂。5.根据权利要求1所述的电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，组分磁性铁粉为高纯铁粉、羰基铁粉或氧化铁粉，细度为200~2000目。6.根据权利要求1所述的电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，所述环氧树脂为E-51环氧树脂或E-44环氧树脂；所述活性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚。7.根据权利要求1所述的电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊，其特征在于，所述聚酰胺固化剂为651低分子聚酰胺。8.权利要求1~7任一所述电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）环氧树脂微胶囊的制备：a.按各组分所需的重量份数称取石蜡、聚乙烯蜡、石油树脂、磁性铁粉、活性稀释剂和环氧树脂；b.将环氧树脂和活性稀释剂混合均匀得到环氧树脂/活性稀释剂混合物；c.将石蜡加热至石蜡熔点以上15~20℃，以400~600rpm转速搅拌20~30min，加入聚乙烯蜡，升温至120~130℃，搅拌10~20min，使之与石蜡混合均匀，得到石蜡/聚乙烯蜡混合物；再向...

【专利技术属性】
技术研发人员：余剑英，李颖，吴少鹏，杜玮，韩晓斌，薛理辉，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42