一种聚氨酯微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚氨酯微胶囊及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。该聚氨酯微胶囊包括以下重量份比的原料：异氰酸酯8份

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯微胶囊及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，特别是涉及一种聚氨酯微胶囊及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于具有重要的仿生和智能功能，自愈材料具有无需人工检测和干预就能自动修复损伤，从而使材料具有更长的使用寿命和更少的维护保养的潜力，因此受到了广泛的关注。其中，基于微胶囊的自愈合材料受到越来越多的关注和广泛的研究。含有愈合剂的微胶囊对基于微胶囊的自愈系统的自愈性能起着最重要的作用。
[0003]White等报道了第一代自愈合微胶囊体系，该体系中含有二环戊二烯(DCPD)，在Grubbs催化剂的作用下，将微胶囊包埋在环氧树脂中，形成自愈合材料。然而，Grubbs催化剂的成本高，并且由于空气中的水分和环氧树脂中的胺类催化剂导致活性降低。这种自愈体系的应用范围较窄，只能局限于某一特定的基材。尽管修复效率有所提高，但这些研究仍不能摆脱系统对愈合催化剂的依赖。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种聚氨酯微胶囊，该聚氨酯微胶囊为核壳结构，壳层部分性能稳定，有效地保护了芯层部分的修复剂——异氰酸酯和恶唑烷类化合物的化学稳定性，无需愈合催化剂，且其热稳定性能提升。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种聚氨酯微胶囊，包括以下重量份比的原料：
[0006]异氰酸酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
8份
‑
30份
[0007]壳层聚合物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40份
‑r/>65份
[0008]恶唑烷化合物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12份
‑
30份。
[0009]所述恶唑烷类化合物由摩尔比为1
‑
2：1的恶唑烷单体和异氰酸酯构成。
[0010]本专利技术人在研究过程中发现，针对现有技术中的技术问题，需要减少基于微胶囊的自愈合材料中的愈合催化剂，而基于异氰酸酯填充微胶囊的方法是无催化剂自愈系统中最有效和最广泛使用的方法之一。异氰酸酯一旦从微胶囊中流出，在周围环境中与水和水分反应形成固体材料，从而修复裂纹。但是，异氰酸酯基团(
‑
NCO)与水的反应过程中会生成二氧化碳(CO
2)
气体，导致微胶囊自愈过程中出现了大量气泡和针孔，严重影响了材料的自愈性能、表观性能和体积性能。为了解决该问题，避免潜在的CO2气体排放，本专利技术人采用恶唑烷技术，在水存在的情况下，恶唑烷类化合物会优先与水发生开环反应，所生成的含氨基和羟基的化合物又会与异氰酸酯反应，避免了CO2的释放，从根本上消除CO2气体。同时，异氰酸酯和恶唑烷单体的混合物可以长时间保持稳定，使制备得到的聚氨酯微胶囊结构稳定。
[0011]在其中一个实施例中，所述恶唑烷单体选自：2
‑
异丙基
‑3‑
羟乙基
‑
1,3
‑
恶唑烷、2，2
‑
二甲基
‑
N
‑
羟乙基
‑
1，3
‑
恶唑烷、丙二酸二
‑
2，2
‑
二甲基
‑
N
‑
羟乙基
‑
1，3
‑
恶唑烷酯或1，1，5，5
‑
戊烷端四甲酸四
‑
2，2
‑
二甲基
‑
N
‑
羟乙基
‑
1，3
‑
恶唑烷酯。
[0012]上述恶唑烷单体能够先于异氰酸酯与水反应消除CO2。
[0013]在其中一个实施例中，所述异氰酸酯独立地任选自：异佛尔酮二异氰酸酯、1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4
′‑
二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、HDI三聚体、IPDI三聚体、TDI三聚体或MDI三聚体。
[0014]上述异氰酸酯化学性质稳定，纯度高，能够与噁唑烷反应稳定得到化学产物的优势。
[0015]在其中一个实施例中，所述壳层聚合物包括以下原料中的至少1项：三羟甲基丙烷三(3
‑
巯基丙酸酯)、阿维A、六氢
‑
1，3，5
‑
三亚硝基
‑
1,3,5
‑
三嗪、并三噻吩。
[0016]上述壳层聚合物具有稳定的化学性能，能够很好的保护好芯层部分的稳定。
[0017]在其中一个实施例中，所述聚氨酯微胶囊还包括稳定剂和光引发剂，所述稳定剂和所述壳层聚合物的重量份比为1
‑
2:1，所述光引发剂和所述异氰酸酯的重量份比为1:10
‑
20。
[0018]上述重量份比的光引发剂，在相应波长下，引发效率较高；上述重量份比的稳定剂能使反应产物化学性质稳定。
[0019]在其中一个实施例中，所述稳定剂包括以下原料中的至少1项：阿拉伯胶、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚四氢呋喃。
[0020]选择上述稳定剂能使反应产物化学性质稳定。
[0021]在其中一个实施例中，所述光引发剂包括以下原料中的至少1项：光引发剂2959、光引发剂819、光引发剂369、光引发剂907、TPO。
[0022]选择上述光引发剂，在相应波长下，引发效率较高。
[0023]本专利技术还提供了所述聚氨酯微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
[0024]制备恶唑烷类化合物：取各原料，混合搅拌，即得；
[0025]制备聚氨酯微胶囊：另取异氰酸酯，与稳定剂、光引发剂、壳层聚合物和所述恶唑烷类化合物在水中混合，搅拌，形成皮克林乳液，UV照射，即得。
[0026]采用上述制备方法，先将恶唑烷单体和异氰酸酯反应得到恶唑烷类化合物，在水存在的情况下，恶唑烷类化合物会优先与水发生开环反应，所生成的含氨基和羟基的化合物又会与异氰酸酯反应，避免了CO2的释放，从根本上消除CO2气体；然后使异氰酸酯与稳定的恶唑烷化合物被壳层聚合物形成的微胶囊壳层包封，形成所述聚氨酯微胶囊。
[0027]在其中一个实施例中，所述制备恶唑烷类化合物步骤中，所述搅拌的转速为150
‑
250rpm，搅拌时间为6
‑
12小时。
[0028]采用上述转速和搅拌时间，能使异氰酸酯和恶唑烷单体混合均匀，充分接触，反应完全。
[0029]在其中一个实施例中，所述制备聚氨酯微胶囊步骤中，所述搅拌的转速为450
‑
550rpm，搅拌时间为2
‑
4小时，所述UV的波段为325
‑
385nm，照射时间为8
‑
15分钟。
[0030]采用上述反应条件，能够很好地保护芯层部分的修复剂——异氰酸酯和恶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯微胶囊，其特征在于，包括以下重量份比的原料：异氰酸酯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
8份
‑
30份壳层聚合物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40份
‑
65份恶唑烷化合物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12份
‑
30份。所述恶唑烷类化合物由摩尔比为1
‑
2：1的恶唑烷单体和异氰酸酯构成。2.根据权利要求1所述的聚氨酯微胶囊，其特征在于，所述恶唑烷单体选自：2
‑
异丙基
‑3‑
羟乙基
‑
1,3
‑
恶唑烷、2，2
‑
二甲基
‑
N
‑
羟乙基
‑
1，3
‑
恶唑烷、丙二酸二
‑
2，2
‑
二甲基
‑
N
‑
羟乙基
‑
1，3
‑
恶唑烷酯或1，1，5，5
‑
戊烷端四甲酸四
‑
2，2
‑
二甲基
‑
N
‑
羟乙基
‑
1，3
‑
恶唑烷酯。3.根据权利要求1所述的聚氨酯微胶囊，其特征在于，所述异氰酸酯独立地任选自：异佛尔酮二异氰酸酯、1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4
′‑
二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、HDI三聚体、IPDI三聚体、TD...

【专利技术属性】
技术研发人员：林殷雷，宋鑫晏，黄建辉，白晓旭，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：