二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法和应用。所述二氧化硅壁材微胶囊包括二氧化硅微胶囊壳体和囊芯，所述二氧化硅微胶囊壳体包覆于所述囊芯，所述囊芯的材料包括环氧混凝土修复剂，且所述二氧化硅壁材微胶囊的平均粒径大于100μm。本发明专利技术二氧化硅壁材微胶囊的粒径大，二氧化硅微胶囊壳体完整，能够有效将囊芯进行稳定包覆。另外，大粒径的所述二氧化硅壁材微胶囊能够有效在外力下发生破裂而释放囊芯，从而发挥囊芯的作用，实现对混凝土裂纹自修复作用。因此，所述二氧化硅壁材微胶囊能够在混凝土裂纹自修复中的应用。其制备方法能够有效保证制备的二氧化硅壁材微胶囊结构和性能稳定，粒径大，可以实现工业化生产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及微胶囊与建筑材料
，具体地说涉及到二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]由于二氧化硅的化学稳定性，以及无毒、与生物组织亲和的特性，因此，二氧化硅壁材微胶囊在不同的领域中得到了广泛的应用，如在化妆品、食品医药、纺织及塑料工业、相变储能等领域均有广泛的用途。
[0003]通常，二氧化硅微胶囊有中空的和含囊芯的两类。对于中空的二氧化硅微胶囊，比较容易获得单一分散的纳米级颗粒。通常中空二氧化硅微胶囊的粒径一般不超过60μm。粒径越大，越难保持单一分散的特征。这种单分散的中空的二氧化硅微胶囊二氧化硅一般采用法、喷雾干燥法、微乳液法、模板合成法等方法制备获得。
[0004]而含囊芯的二氧化硅微胶囊由于包覆囊芯，从而导致制备包有其它物质做囊芯的二氧化硅微胶囊要比制备中空的二氧化硅微胶囊困难很多，这是因为二氧化硅的形成必须在囊芯与连续相的界面上进行。由于囊芯的化学性质不尽相同，所以这类二氧化硅微胶囊的制备方法就会有很大的差异。但归纳起来，可以大致分两类：原位聚合法和界面聚合法。这两种方法在有机微胶囊的制备中很常用，但在无机壁材微胶囊的制备有很大挑战。如在已公开的一制备含囊芯的二氧化硅微胶囊方法中，以TEOS为硅源，用界面聚合法和原位聚合法制备了囊芯为环氧E
‑
51及其光引发剂的微胶囊，平均粒径小于30μm。另一份公开的制备SiO2/十八烷酸相变储能微胶囊方法中，其粒径仅为0.4～0.6μm。在公开的另一份用于相变储能的二氧化硅微胶囊文献中虽然公开含囊芯的二氧化硅微胶囊粒径可以是0.1～100μm，但是根据其实施例给出的案例看，其给出的微胶囊大的粒径在10μm以下。在其他文献公开的含囊芯的二氧化硅微胶囊文献中，其获得的含囊芯的二氧化硅微胶囊粒径一般都小于10μm。因此，目前含囊芯的二氧化硅微胶囊存在粒径小，从而导致其所含的囊芯负载量低，从而限制了其应用，如限制了其在自修复混凝土的应用。
[0005]对于微胶囊在自修复混凝土中的应用，常要求微胶囊具有较大的粒径(大于100μm)，这是因为混凝土是一种多孔结构材料，如果微胶囊的尺寸小于孔隙直径，微胶囊将不会在裂纹尖端应力作用下破裂，从而失去自修复作用。考虑到在混凝土的应用中，微胶囊的需要量通常都很大，所以其制备方法要适合大规模工业化生产。现有用于制备微胶囊的原位聚合法或者界面反应法虽然可以实现规模生产，但是机聚合物微胶囊在自修复混凝土中与水泥基体的相容性差，界面结合力低，常发生裂纹经过时裂纹绕胶囊而过，而不是使胶囊破裂释放修补剂，使微胶囊失去作用。虽然二氧化硅壁材微胶囊与混凝土基体有很好的相容性，但是现含囊芯的二氧化硅微胶囊由于粒径小而在自修复混凝土中应用受到限制，如何提供大粒径的含囊芯的二氧化硅壁材微胶囊一直是本领域研发人员努力解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的所述不足，提供一种二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法和其应用，以解决现有含囊芯的二氧化硅壁材微胶囊由于粒径小而在自修复混凝土中应用受到限制的技术问题。
[0007]本专利技术另一目的在于提供一种混凝土裂纹自修复材料，以解决现有混凝土裂纹自修复材料与水泥基体的相容性差而导致其对混凝土裂纹自修复中的效果不理想的技术问题。
[0008]为了实现所述专利技术目的，本专利技术一方面，提供了一种二氧化硅壁材微胶囊。所述二氧化硅壁材微胶囊包括二氧化硅微胶囊壳体和囊芯，所述二氧化硅微胶囊壳体包覆于所述囊芯，所述囊芯的材料包括环氧混凝土修复剂，且所述二氧化硅壁材微胶囊的粒径大于100μm。
[0009]本专利技术的另一方面，提供了一种二氧化硅壁材微胶囊的制备方法。所述二氧化硅壁材微胶囊制备方法包括如下步骤：
[0010]将硅源物质、环氧混凝土修复剂和相容剂混合处理，配制成油相；
[0011]将非离子表面活性剂溶于水中，配制成水相；
[0012]将所述油相与所述水相进行混合并进行乳化处理，配制成水包油乳液；
[0013]向所述水包油乳液中加入催化剂，促使乳滴中的油相所含的所述硅源物质在油/水界面发生水解反应，生成二氧化硅壁材微胶囊。
[0014]本专利技术的再一方面，提供了本专利技术二氧化硅壁材微胶囊的应用方法。具体的，所述二氧化硅壁材微胶囊在混凝土裂纹自修复中的应用。
[0015]本专利技术的还一方面，提供了一种混凝土裂纹自修复材料，所述混凝土裂纹自修复材料含有本专利技术二氧化硅壁材微胶囊。
[0016]与现有技术相比，本专利技术二氧化硅壁材微胶囊的粒径大，二氧化硅微胶囊壳体完整，能够有效将囊芯进行稳定包覆。另外，由于所述囊芯的材料包括环氧混凝土修复剂，这样，大粒径的所述二氧化硅壁材微胶囊能够有效在外力下发生破裂而释放囊芯，从而发挥囊芯的作用。
[0017]本专利技术二氧化硅壁材微胶囊的制备方法通过其工艺步骤和条件具有以下优点：
[0018]1.采用相容剂与硅源物质、环氧混凝土修复剂进行混合，有效增大了硅源物质在粘性相对较大的环氧混凝土修复剂中的溶解性，从而有效保证了在乳滴界面生成的二氧化硅微胶囊壳体完整性和均匀性；
[0019]2.采用非离子表面活性剂能够有效保证水包油乳液中的乳滴粒径相对较大，而且稳定，从而最终保证生成的二氧化硅壁材微胶囊粒径较大，粒径完整，而且形状为球形；
[0020]3.由于生成的二氧化硅壁材微胶囊粒径大，因此，生成的二氧化硅壁材微胶囊中囊芯含量相对高，而且含有环氧混凝土修复剂，赋予生成二氧化硅壁材微胶囊适于用于混凝土裂纹自修复，而且固化后交联密度高，有韧性好、抗紫外的特点；
[0021]4.所述制备方法工艺条件易控，能够有效保证制备的二氧化硅壁材微胶囊结构和性能稳定，而且可以实现工业化生成，效率高，有效降低了生产成本。
[0022]本专利技术混凝土裂纹自修复材料由于含有本专利技术二氧化硅壁材微胶囊，因此，所述混凝土裂纹自修复材料与水泥基体相容性好，能够有效在水泥基体生裂纹处发生破裂，从
而释放囊芯，从而实现对混凝土裂纹自修复作用，而且待囊芯固化后交联密度高，有韧性好、抗紫外优异。
附图说明
[0023]图1本专利技术实施例二氧化硅壁材微胶囊的制备方法工艺流程示意图；
[0024]图2本专利技术实施例1提供的二氧化硅壁材微胶囊扫描电镜照片；其中，图2
‑
A为所述二氧化硅壁材微胶囊破碎前完整微胶囊的扫描电镜照片，图2
‑
B为所述二氧化硅壁材微胶囊破碎后微胶囊壳体的扫描电镜照片。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]本专利技术实施例说明书中所提到的各组分的质量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间质量的比例关系，因此，只要是按照本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅壁材微胶囊，包括二氧化硅微胶囊壳体，其特征在于：还包括囊芯，所述二氧化硅微胶囊壳体包覆于所述囊芯，所述囊芯的材料包括环氧混凝土修复剂，且所述二氧化硅壁材微胶囊的粒径大于100μm。2.如权利要求1所述的二氧化硅壁材微胶囊，其特征在于：所述囊芯还包括相容剂，所述相容剂与所述环氧混凝土修复剂的质量比为(30～120):100。3.如权利要求1
‑
2任一项所述的二氧化硅壁材微胶囊，其特征在于：所述环氧混凝土修复剂包括普通双酚A型环氧树脂、双酚A型环氧树脂改性系列、酚醛多环氧树脂、硅环氧树脂；酚酞环氧树脂、四酚基环氧树脂、间苯二酚环氧树脂中的至少一种。4.一种二氧化硅壁材微胶囊的制备方法，包括如下步骤：将硅源物质、环氧混凝土修复剂和相容剂混合处理，配制成油相；将非离子表面活性剂溶于水中，配制成水相；将所述油相与所述水相进行混合并进行乳化处理，配制成水包油乳液；向所述水包油乳液中加入催化剂，促使乳滴中的油相所含的所述硅源物质在油/水界面发生水解反应，生成二氧化硅壁材微胶囊。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述相容剂和所述环氧混凝土修复剂按照质量比为(30～120):100的比例进行混合处理；和/或所述相容剂和硅源物质按照质量比为(20～60):100的比例进行混合处理；和/或所述油相和所述水相按照体积比为(5～30):100的比例进行混合。6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述硅源物质为通式为R
n
R
′
m
SiX4‑
n
‑
m
的取代基硅烷，式中的R
′
为H、R、羟基中的至少一种，R为H、甲基、乙基、乙烯基、苯基、链烯基、烷芳基中的至少一种，X为相同或者不同的可水解基团，n、m为整数，且满足0≤n+m≤2；和/或所述相容剂包括脂环族环氧树脂；和/或所述非离子表面活性剂包括非离子两亲嵌段共聚物，其中，所述非离子两亲嵌段共聚物的亲水链段包括聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯醚、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酞胺类中的至少一种，疏水链段包括聚环氧丙烷、聚氧丙烯、聚苯乙烯、聚硅氧烷、聚丁二烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯中的至少一种。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述硅源物质包括正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、3
‑
环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氯丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述脂环族环氧树脂包括二氧化萜二烯,1
‑
甲基
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱光明，任禹敏，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：