一种高强度自修复胶囊及其生产工艺制造技术

本发明专利技术属于混凝土自修复领域，涉及一种高强度自修复胶囊及其生产工艺，包括：修复剂和麦芽糖。包括：将水泥、硅灰、膨胀剂混合均匀，得到修复剂粉末；向修复剂粉末中加入麦芽糖，得到复合修复剂粉末，将复合修复剂粉末进行预压，形成细小颗粒；将预压制成的细小颗粒过筛，造粒，得到囊芯颗粒；向囊芯颗粒喷洒PVA溶液，同时鼓吹热空气除去颗粒表层水分，使PVA溶液成膜，干燥，即得。在本发明专利技术工艺的基础上，可根据水泥基材料的工程服役环境和使用要求，优选合适的修复剂原材料进行组合，高效率生产胶囊，使其有针对性地发挥自修复效果。使其有针对性地发挥自修复效果。使其有针对性地发挥自修复效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度自修复胶囊及其生产工艺


[0001]本专利技术属于混凝土自修复领域，具体涉及一种高强度自修复胶囊及其配套生产工艺。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]随着混凝土大规模应用于现代建筑，其已逐渐向着高强、高性能、多功能和智能化的方向发展。但由于混凝土是一种脆性材料，且孔洞比较多，在其服役过程中易受到环境等因素的影响，易产生裂纹或局部损伤。如果不及时修复处理，会影响到混凝土构件的抗压和抗拉等强度，从而影响结构的正常使用，甚至威胁结构的稳定性。混凝土自修复技术无需人工检测且是修复最为及时的方式。因此，水泥基材料损伤的自修复及微裂缝自愈合性能的研究受到了国内外的广泛关注。
[0004]在水泥基材料中使用微胶囊是实现其自修复的重要措施之一。基于微胶囊的自修复技术是将修复剂封装于胶囊中，胶囊以一定的比例代替砂预先埋入混凝土结构内部，经过搅拌均匀分布于基体中。当混凝土产生裂缝时，该处微胶囊囊壁在裂缝尖端应力的作用下破裂，修复剂散落并随水分散到裂缝周围，生成水化产物或膨胀性物质沉积填充在裂缝中，从而达到愈合裂缝的效果。但是，目前微胶囊自修复技术的生产方法主要停留在实验室阶段，比如原位聚合法、挤压法、滚圆造粒法等，微胶囊产量小、生产效率低，无法满足工程实际的推广与应用。此外，微胶囊的制备存在诸多问题：其一，制造囊芯过程中，部分修复剂提前发生了水化反应，使其之后的修复效果减弱；其二，粒径不易控制，制造出来的囊芯大小很难达到统一；其三，原材料的利用率较低，存在较为严重的浪费问题；其四，制造效率和制造质量不高；其五，生产出来的微胶囊强度很低，对基体的力学性能具有负面效应。以上种种弊端，限制了微胶囊技术的大规模应用。

技术实现思路

[0005]为了提高自修复材料的生产效率，满足未来工程应用，本专利技术提供了一种粒径及形状可控的高强度自修复胶囊及其配套生产工艺。该技术的核心是采用蝶式混料机、干式造粒机、旋转造粒机和包衣机完成混料、预制粒、成粒和成膜工作，形成硬度大的胶囊颗粒且原材料利用率达到100％。本专利技术最重要专利技术点：一是通过在修复剂原材料中添加麦芽糖以提供粘聚作用，使制备的胶囊颗粒能够保持压制形状且具有较高的强度；二是通过干式造粒机对修复剂混合料预压，解决修复剂粉末流动性差的问题；三是提供了这种高强度自修复胶囊完整的生产工艺流程。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面，提供了一种高强度自修复胶囊，包括：修复剂和麦芽糖。
[0008]为了提高自修复材料的生产效率，满足未来工程应用，本专利技术提供了一种高强度自修复胶囊及其配套生产工艺。
[0009]本专利技术的第二个方面，提供了一种高强度自修复胶囊的制备方法，包括：
[0010]将水泥、硅灰、膨胀剂混合均匀，得到修复剂粉末；
[0011]将修复剂粉末与麦芽糖进行混合，得到复合修复剂粉末；
[0012]将复合修复剂粉末进行预压，形成细小颗粒；
[0013]将预压制成的细小颗粒过筛，造粒，得到囊芯颗粒；
[0014]向囊芯颗粒喷洒PVA溶液，同时鼓吹热空气除去颗粒表层水分，使PVA溶液成膜，干燥，即得。
[0015]本专利技术的第三个方面，提供了上述的方法制备的高强度自修复胶囊在混凝土自修复中的应用。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017](1)对修复剂粉末直接进行压制造粒，颗粒强度很低，颗粒出模后就会出现明显损坏，无法进行后续操作。麦芽糖可以起到粘合剂的作用，提供粘聚力，且麦芽糖的掺量要加以控制，太多会导致胶囊有效成分比例降低，太少会导致胶囊成粒效果不佳。所以，本专利技术为解决囊芯修复剂粘聚效果差无法保证颗粒完整的问题，向修复剂粉体中掺加3％～10％的麦芽糖作为粘合剂，从而保证囊芯颗粒的完整以及提高囊芯的硬度。胶囊硬度提升后，可最大程度地保障水泥基材料的力学性能及耐久性不受影响。
[0018](2)由于修复剂粉末的流动性很差，并且要制备的胶囊粒径很小，粉末很难从旋转造粒机料仓自动填充到模具中(模具直径1～5mm)。因此，若在旋转造粒机中直接使用混合好的修复剂粉末，将无法完成囊芯颗粒的制备。为了提高修复剂的流动性，本专利技术提出对混合料进行预处理，利用干式造粒机对修复剂粉末和麦芽糖的混合物进行预压，形成0.1～0.3mm的细小颗粒。经预压后，修复剂流动性显著提升，旋转造粒机模具自动填料问题得以解决。
[0019](3)本专利技术改进了旋转造粒机的模具，如图4所示，可根据需要制备不同形状(球形、圆柱形)及尺寸(1～5mm)的胶囊；同时可以通过增加模具的数量及调整转盘旋转速度，大大提升胶囊的生产效率，实现工业化批量生产。
[0020](4)本专利技术的胶囊囊芯制备过程没有水分的参与，因此大大增加不同功能自修复材料制备的可能性。因此，在本专利技术工艺的基础上，可根据水泥基材料的工程服役环境和使用要求，优选合适的修复剂原材料进行组合，高效率生产胶囊，使其有针对性地发挥自修复效果。比如若想实现裂缝损伤持久自修复，可考虑将矿物膨胀剂加入修复剂配方；若想实现快速吸水止水及封堵，可考虑将高分子吸水树脂或膨胀橡胶粉体加入修复剂配方。上述两类修复剂配方，在有水参与的情况下很难制备，且水的使用会部分修复剂提前反应，大大限制了其修复效果与使用范围。
[0021](5)采用本专利技术的方法制备的胶囊囊芯硬度较传统滚圆法制备囊芯，硬度提升200～300倍，达20～50N，包裹PVA外囊壁后，囊壁硬度还可继续提升2～3 倍。
[0022](6)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1高强度自修复胶囊生产装置示意图；
[0025]图2高强度自修复胶囊生产流程；
[0026]图3旋转式压片机的仪器简图；
[0027]图4压制过程示意图；
[0028]图5新型胶囊结构示意图。
具体实施方式
[0029]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0030]本专利技术对制备矿物膨胀剂持久修复的高强度自修复胶囊及其配套生产工艺进行说明：
[0031]储料：储料装置中分别盛装水泥、硅灰和膨胀剂等修复剂粉末以及作为粘合剂的麦芽糖粉末。
[0032]硅灰是一种具有高火山灰活性的矿物掺合料，与水泥水化生成的Ca(OH)2反应生成低钙硅比的水化硅酸钙凝胶，填充水泥基材料的孔隙。当其作为胶囊的囊芯材料制备成的胶囊掺入到水泥基材料中时，裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度自修复胶囊，其特征在于，包括：修复剂和麦芽糖。2.如权利要求1所述的高强度自修复胶囊，其特征在于，所述麦芽糖的加入量为修复剂总质量3％～10％。3.如权利要求1所述的高强度自修复胶囊，其特征在于，所述修复剂至少包括：水泥，优选地，还包括：硅灰，更优选的，还包括：膨胀剂。4.如权利要求3所述的高强度自修复胶囊，其特征在于，采用高分子吸水树脂或膨胀橡胶粉体替换所述膨胀剂。5.一种高强度自修复胶囊的制备方法，其特征在于，包括：将水泥、硅灰、膨胀剂混合均匀，得到修复剂粉末；向所述修复剂粉末中加入麦芽糖，得到复合修复剂粉末；将复合修复剂粉末进行预压，形成细小颗粒；将预压制成的细小颗粒过筛，造粒，得到囊芯颗粒；向囊芯颗粒喷洒PVA溶液，同时鼓吹热空气除去颗粒表层水分，使PVA溶液成膜，干...

【专利技术属性】
技术研发人员：常洪雷，刘健，李晨聪，郭政坤，王晓龙，王云飞，范树远，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：