含有微胶囊的自修复光缆增强芯及其制备方法技术

本申请公开了一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯及其制备方法，该自修复增强芯由微胶囊、催化剂与不饱和聚酯混合后通过拉挤工艺覆盖于芳纶表面。其中增强芯材料为芳纶，混合物中微胶囊与不饱和聚酯的质量比为5％～15％:本微胶囊的外壳囊壁为脲醛树脂，内核囊芯为二聚环戊二烯，囊芯与囊壁的质量比为5:1。当芳纶增强芯表面发生裂纹时，微胶囊破裂，二聚环戊二烯会迅速渗入银纹，遇到Grubbs催化剂作用产生聚合交联，以达到修复的目的。从而增强了光缆芯的使用寿命，适用于新型工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
含有微胶囊的自修复光缆增强芯及其制备方法
本申请属于材料
，特别是涉及一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯及其制备方法。
技术介绍
由于光缆在实际运输和操作中是比较容易遭到人为损坏的,这一定程度上影响到了光缆的正常使用,甚至造成不必要的能源浪费和损失。所以技术需要我们用一些填充物付衬在光缆皮层的内里，使其达到增强增韧的效果。目前市场上所用的芳纶复合材料作为填充是缓解了这一方面的问题，但当光缆面临力度更大一点的形变和扭曲之后，对光缆自身造成的伤害是永久的，也是不可修复的。所以我们需要一种新的自修复型光缆增强芯来解决市场对该增强芯的需求难题。自修复光缆增强芯是由带自修复效果的材料与传统的增强芯相结合的一种具有自修复功能的增强芯。自修复光缆增强芯能够实现自修复，但与此同时不会影响原有的操作流程，也不会影响材料表面效果。易于操作、反应平稳、工艺条件易于控制、表面效果好且环保等特点使它广泛的应用于各类材料的表面。传统的芳纶不能在没有外界条件的辅助下进行自我恢复，所以当芳纶表面产生微裂纹时，在芳纶表面会慢慢积累最终导致外观发生形变。而自修复涂层表面产生微小裂纹时，材料内部的纳米级微胶囊会逐步释放并与催化剂结合使裂纹重新黏结，可以从根本上愈合或防止裂纹产生，最终实现涂层性能的恢复。在不影响材料表面美观与光泽的同时，延长了芳纶的使用寿命，减少了后期不必要的成本维护。根据上述情况，目前需要对芳纶增强芯进行自修复改进的再加工处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯及其制备方法，以克服现有技术中的不足。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本申请实施例公开一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯，包括芳纶纤维基体、以及形成于芳纶基体表面的自修复层，所述自修复层按照重量份包括：自修复胶囊5～15份；催化剂2～4份；液态树脂基体81～93份，所述自修复胶囊为纳米级，其囊壁为脲醛树脂，囊芯为二聚环戊二烯。优选的，在上述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯中，所述催化剂为Grubbs催化剂。优选的，在上述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯中，所述脲醛树脂由尿素和37％的甲醛溶液以物质的量之比为(0.5～0.6)：1的比例制备。优选的，在上述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯中，所述自修复胶囊的粒径为180nm～300nm。相应的，本申请还公开了一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯的制备方法，将自修复微胶囊与液态不饱和聚酯混合后让芳纶纤维浸泡，再通过拉挤加热工艺制备。优选的，在上述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯的制备方法中，包括步骤：s1、将自修复胶囊、催化剂和液态树脂基体混合均匀，制备共混物；s2、将制备好的含胶囊共混物用于拉挤制备，使芳纶纤维基体依次通过混合物，160℃～180℃的模具和275℃～290℃的高温固化。优选的，在上述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯的制备方法中，所述自修复胶囊的制备方法包括：在搅拌环境下将尿素溶于乙烯马来酸酐溶液中，待尿素全部溶解后，加入氯化铵和间苯二酚，调节反应体系pH＝4～5，再加入二聚环戊二烯，待稳定形成乳液后，最后加入甲醛溶液，体系加热至50～60℃反应3～4h，冷却至室温，抽滤洗涤。优选的，在上述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯的制备方法中，所述乙烯马来酸酐溶液的质量浓度为2.5％。优选的，在上述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯的制备方法中，所述搅拌环境下控制搅拌速度300～600r/min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术采用自修复型微胶囊与树脂相结合，覆盖于芳纶表面显著改善了传统芳纶复合材料破坏后不能自修复的现状，因此本专利技术提供了更好增强增韧的光缆增强芯的方法。具体实施方式本实施例公开了一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯，其制备是将自修复微胶囊与不饱和聚酯共混后通过静拉挤工艺制备。含有微胶囊的自修复增强芯，由以下重量份的成分构成：自修复胶囊5～15份；催化剂2～4份；液态树脂基体81～93份。其中纳米级微胶囊颗粒其有较好的修复效果。自修复微胶囊的囊壁为：尿素和37％的甲醛溶液以物质的量之比为0.5～0.6：1的比例制备的脲醛树脂，囊芯为二聚环戊二烯。本实施例还公开了一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯及其制备方法，包括以下步骤：(1)自修复微胶囊的制备:在搅拌环境下将尿素溶于2.5％乙烯马来酸酐(EMA)溶液中，待尿素全部溶解后，加入适量氯化铵和间苯二酚。用盐酸和氢氧化钠调节反应体系pH＝4～5，再加入二聚环戊二烯，待稳定形成乳液后，最后加入37％甲醛溶液，(尿素和37％的甲醛溶液以物质的量之比为0.5～0.6：1)。体系加热系至55℃反应4h。冷却至室温，抽滤洗涤，自然风干用筛子筛取备用。(2)共混物的制备：微裂纹自修复胶囊5～15份；催化剂2～4份；液态树脂基体81～93份。将上述共混物按比例配好之后,充分搅拌30-60分钟,使微胶囊和催化剂混合分布均匀。(3)拉挤工艺：将制备好的含微胶囊共混物用于拉挤制备，以0.01m/s的速度通过160℃～180℃的模具和280℃的高温固化。微胶囊与树脂混合后制备自恢复性呼和无，其中微胶囊的质量含量为5wt％～15wt％。进一步地，步骤(1)中控制搅拌速度300～600r/min，以获得粒径范围在180nm～300nm的纳米级微胶囊。进一步地，步骤(1)中，反应体系处于密封条件下进行反应制备。在上述技术方案中，所述自修复混合物树脂为不饱和聚酯树脂。其中不饱和聚酯种类众多可选性也大大增加。在上述技术方案中，在修复过程中，需要额外添加催化剂，当涂层发生裂纹时，微胶囊破裂，二聚环戊二烯会迅速渗入，遇到Grubbs催化剂作用产生聚合交联，以达到修复的目的。抑制了涂层产生裂纹后导致的涂层破损、剥离等失效形式的扩大。本案的修复机理是裂纹产生诱导微胶囊的自修复发生，减少了人工检测的繁琐工作。涂层内有裂纹萌生和生长、涂层受外力挤压变形、有微裂纹能促使修复微胶囊的囊壁破裂，智能防腐涂层中的修复剂可以从囊内流出，填充裂纹。在一般的条件下环境下，本案自修复光缆增强芯储存稳定，可用于各种复合型的增强增韧材料。本专利技术通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。实施例1在搅拌环境下将5g尿素溶于200ml2.5％乙烯马来酸酐(EMA)溶液中，待尿素全部溶解后，分别加入0.5g氯化铵和间苯二酚。用盐酸和氢氧化钠调节反应体系pH＝4～5，再加入60ml二聚环戊二烯，待稳定形成乳液后，最后加入13g37％甲醛溶液。1℃/min体系加热至55℃,反应4h。冷却至室温，抽滤洗涤，自然风干。液态不饱和聚酯82份；自修复微胶囊15份和催化剂3份混合均匀30分钟。在拉挤条件下以0.01m/s的速度通过180℃的模具和280℃的加热区。实施例2在搅拌环境下将5g尿素溶于200ml2.5％乙烯马来酸酐(EMA)溶液中，待尿素全部溶解后，分别加入0.5g氯化铵和间苯二酚。用盐酸和氢氧化钠调节反应体系pH＝4～5，再加入60ml二聚环戊二烯，待稳定形成乳液后，最后加入13g37％甲醛溶液。1℃/min体系加热至55本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯，其特征在于，包括芳纶纤维基体、以及形成于芳纶基体表面的自修复层，所述自修复层按照重量份包括：自修复胶囊   5～15份；催化剂       2～4份；液态树脂基体 81～93份，所述自修复胶囊为纳米级，其囊壁为脲醛树脂，囊芯为二聚环戊二烯。

【技术特征摘要】
1.一种含有微胶囊的自修复光缆增强芯，其特征在于，包括芳纶纤维基体、以及形成于芳纶基体表面的自修复层，所述自修复层按照重量份包括：自修复胶囊5～15份；催化剂2～4份；液态树脂基体81～93份，所述自修复胶囊为纳米级，其囊壁为脲醛树脂，囊芯为二聚环戊二烯。2.根据权利要求1所述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯，其特征在于：所述催化剂为Grubbs催化剂。3.根据权利要求1所述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯，其特征在于：所述脲醛树脂由尿素和37％的甲醛溶液以物质的量之比为(0.5～0.6)：1的比例制备。4.根据权利要求1所述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯，其特征在于：所述自修复胶囊的粒径为180nm～300nm。5.权利要求1至4任一所述的含有微胶囊的自修复光缆增强芯的制备方法，其特征在于：将自修复微胶囊与液态不饱和聚酯混合后让芳纶纤维浸泡，再通过拉挤加热工艺制备。6.根据权利要求5所述的含有微胶囊的自...

【专利技术属性】
技术研发人员：任华，曹婷婷，张鹏飞，张亚，仇叶云，
申请(专利权)人：海安南京大学高新技术研究院，海安得一新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32