一种光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊及其制备方法。制备方法为：向表面活性剂的水溶液中，加入SiO2微胶囊和Ce源，实现Ce

【技术实现步骤摘要】
一种光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微胶囊制备方法
，尤其涉及一种光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚合物复合材料保护涂层，因具有质量轻、柔性好、热稳定性高等优点广泛应用在航天器上。然而航天器在轨运行期间，其航天器涂层会受到多种恶略太空环境(UV辐照、原子氧、高真空、冷热循环、空间碎片等)的影响，产生微裂纹，从而影响材料的尺寸稳定性、物理性能及力学性能。传统的检测及修复的方法不适用于航天器涂层。因此具有自修复能力的聚合物复合涂层，可修复微裂纹，从而显著延长材料的使用寿命。
[0003]微胶囊型自修复材料由于其具有自修复损伤的能力而得到广泛关注。传统的微胶囊自修复材料是将微胶囊化的修复剂及催化剂分别分散在基质中。然而这些材料的应用前景受到组分分布不均，催化剂失活，自修复效率低等因素的限制。因此，作为替代，由外界刺激(水、热、氧、光等)引发的单微胶囊自修复体系具有无催化剂及简化自修复过程的特点。
[0004]考虑到空间环境中充足的紫外光资源，由紫外光作为外部刺激源的单组份微胶囊自修复材料受到研究者的广泛青睐。当涂层产生微裂纹，微胶囊破裂后，修复剂从破裂的微胶囊流出，并填充损伤区域，在紫外光的引发下发生光聚合反应，最终修复微裂纹。然而，光响应自修复聚合物复合材料的设计仍然面临重大挑战，其中包括紫外光会引发未破裂微胶囊中修复剂的固化，使材料在发生自修复行为之前失去自愈合能力。

技术实现思路

>[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供一种具有光屏蔽性能的光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊及其制备方法。
[0006]本专利技术实现目的的技术方案是：
[0007]本专利技术第一方面提供一种光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤(1)向表面活性剂的水溶液中，加入SiO2微胶囊和Ce源，实现Ce
3+
在SiO2微胶囊壳层中的吸附；
[0009]步骤(2)向步骤(1)得到的反应体系中加入氨水，实现氢氧化铈或铈氨络合物的原位沉积，得到光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊；
[0010]其中步骤(1)中，所述SiO2微胶囊为以SiO2为囊壳，以环氧树脂和光引发剂为囊芯的微胶囊。
[0011]作为优选地实施方式，步骤(1)中，所述表面活性剂选自聚醚F127和聚醚P123中的任一种。
[0012]作为优选地实施方式，步骤(1)中，所述Ce源为可溶性铈盐，如七水合氯化铈、氯化铈等。
杂化壳层微胶囊，具有良好光屏蔽性能和自修复性能，在航天器涂层材料等领域中具有潜在的应用价值。
[0033]本专利技术具备以下优点：
[0034]1.CeO2纳米粒子高度分散在SiO2微胶囊壳层的介孔结构中，使微胶囊具有优异的紫外吸收能力，有效地阻止紫外光穿透壳层，从而避免引发囊芯材料的光固化行为，有效地避免了自修复微胶囊在发生微裂纹自修复行为之前失去自愈合能力；
[0035]2.光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊经过长时间的紫外光老化后，微胶囊包埋在涂层中仍能保持优异的微裂纹自修复性能。
附图说明
[0036]图1是实施例3中得到的光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊的SEM图。
[0037]图2是实施例1
‑
4中的SiO2微胶囊及实施例3中的光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊在紫外光下的老化过程示意图。
[0038]图3是实施例2中的光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊老化后的自修复性能测试结果图；图中：a是包含老化后的光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊的环氧树脂涂层划痕后的SEM图；b是包含老化后的SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊的环氧树脂涂层划痕自修复后的SEM图。
具体实施方式
[0039]下述实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下提供的本专利技术实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0040]在本专利技术中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0041]下述实施例中：
[0042]表面活性剂聚醚F127购自SIGMA；
[0043]环氧树脂E
‑
51购自北京清大奇士新材料技术有限公司；
[0044]环氧树脂A1815购自北京清大奇士新材料技术有限公司；
[0045]阳离子光引发剂PI6992购自江苏姜堰市嘉晟化工有限公司；
[0046]表面活性剂P123购自Macklin。
[0047]实施例1
[0048]首先，将0.68g表面活性剂聚醚F127溶于40mL去离子水中，在40℃下磁力搅拌15min。然后加入到油相混合物(1.0g环氧树脂(E
‑
51)，1.0g环氧树脂(A1815)，0.5g正硅酸四乙酯(TEOS)和0.6g阳离子光引发剂(PI6992))中。随后，将混合物在8000rpm的均质机下乳化15min，得到均匀稳定的乳液。迅速将乳液转移到100mL三口烧瓶中，温度保持在50℃，转速为300rpm，然后加入0.9mL浓度为2.0mol/L的稀HCl溶液，开始反应。4h后，加入2mL正硅酸四乙酯和0.3mL浓度为2.0mol/L的稀HCl溶液。随后，每隔4h在反应体系中加入0.6mL浓度为2.0mol/L的稀HCl溶液，共加入两次；然后在50℃恒定搅拌下继续反应12h。最后，停止实
验，使用去离子水洗涤4次，得到SiO2微胶囊。
[0049]称取0.64g表面活性剂(P123)溶于50mL去离子水中，在40℃下机械搅拌15min。随后，将其转移到水浴中，依次加入2.0g SiO2微胶囊和0.9g七水合物氯化铈。水浴温度保持在35℃，机械搅拌的速度为300rpm。持续搅拌3h实现Ce
3+
在SiO2微胶囊壳层中的吸附。随后，在上述混合物中加入0.64mL浓度为25～28％的氨水，开始反应。充分反应3h后，使用去离子水洗涤4次，并放置烘箱中，80℃干燥24h，得到光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊。
[0050]实施例2
[0051]首先，将0.68g表面活性剂聚醚F127溶于40mL去离子水中，在40℃下磁力搅拌15min。然后加入到油相混合物(1.0g环氧树脂(E
‑
51)，1.0g环氧树脂(A1815)，0.5g正硅酸四乙酯(TEOS)和0.6g阳离子光引发剂(PI6992))中。随后，将混合物在8000rpm的均质机下乳化15mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)向表面活性剂的水溶液中，加入SiO2微胶囊和Ce源，实现Ce
3+
在SiO2微胶囊壳层中的吸附；步骤(2)向步骤(1)得到的反应体系中加入氨水，实现氢氧化铈或铈氨络合物的原位沉积，得到光引发SiO2/CeO2杂化壳层自修复微胶囊；其中，步骤(1)中，所述SiO2微胶囊为以SiO2为囊壳，以环氧树脂和光引发剂为囊芯的微胶囊。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述表面活性剂选自聚醚F127和聚醚P123中的任一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Ce源为可溶性铈盐。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述表面活性剂的水溶液的浓度为12.8～16g/L。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述SiO2微胶囊的用量为每50mL所述表面活性剂的水溶液对应2.0～2.5g SiO2微胶囊；优选地，步骤(1)中，所述Ce源的用量以Ce的质量计，每50mL所述表面活性剂的水溶液对应0.3～0.5g Ce。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，李盼华，卢章，常靓，田克松，郭万春，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：