多功能微胶囊材料的制备与性能研究

### 多功能微胶囊材料的制备与性能研究 在材料科学领域，微胶囊技术因其独特的优势而备受关注。本文将介绍几种不同类型微胶囊材料的制备方法、性能特点以及应用前景，包括自修复微胶囊涂层、可逆热致变色微胶囊以及光敏树脂板的超弹性研究。 #### 自修复微胶囊涂层 自修复材料能够在受到损伤后自动恢复其性能，这一特性在防水涂层等领域具有重要的应用价值。 - **材料与制备** - **实验材料**：实验中使用的材料包括甲醛溶液、三聚氰胺、间苯二酚、柠檬酸、十二烷基硫酸钠、三乙醇胺、甲基三（甲乙酮肟基）硅烷（MOS）、羟基封端硅油以及防水涂层YH200等。 - **自修复微胶囊的制备**：首先将三聚氰胺和甲醛溶液混合，用三乙醇胺调节pH至8.5，水浴搅拌30分钟后冷却得到透明的三聚氰胺 - 甲醛树脂预聚物溶液。然后将十二烷基硫酸钠和去离子水搅拌溶解，滴加羟基封端硅油，在500 rpm下乳化1小时。接着将预聚物溶液滴入乳液中，搅拌10分钟后加入间苯二酚，调节pH至4.5，升温至60 °C反应2小时。反应结束后过滤、洗涤并干燥，得到微胶囊。 - **含自修复微胶囊涂层的制备**：将10 wt.%的自修复微胶囊和5 wt.%的MOS加入到防水涂层YH200中，超声振动10分钟去除气泡，然后均匀涂覆在玻璃板表面，在40 °C烘箱中固化24小时。通过在涂层表面划痕并在40 °C烘烤24小时完成修复。 - **性能表征** - **微观结构**：扫描电子显微镜（SEM）图像显示，微胶囊具有稳定的球形结构，三聚氰胺 - 甲醛树脂在芯材液滴表面形成致密的壳层，能有效防止芯材泄漏。微胶囊表面粗糙，增加了与涂层的接触面积和接触力，提高了与基底的相容性。微胶囊粒径主要分布在5 - 60 µm之间，平均粒径约为32.7 µm。 - **化学组成**：傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，微胶囊中三聚氰胺 - 甲醛树脂壳层成功包裹了羟基封端硅油芯材。 - **自修复机制**：当涂层受损出现裂缝时，MOS与空气中的水分反应形成硅醇，同时微胶囊破裂，端羟基硅油作为修复剂填充裂缝，并与硅醇交联缩合修复损伤。修复后涂层的拉伸强度恢复约70%，但伸长长度会进一步减小。 | 实验步骤 | 操作内容 | | ---- | ---- | | 自修复微胶囊制备 | 三聚氰胺与甲醛溶液混合，调节pH，水浴搅拌，冷却得预聚物溶液；十二烷基硫酸钠与去离子水溶解，滴加羟基封端硅油乳化；预聚物溶液滴入乳液，加间苯二酚，调节pH和温度反应，过滤、洗涤、干燥 | | 含自修复微胶囊涂层制备 | 自修复微胶囊和MOS加入防水涂层，超声去气泡，涂覆在玻璃板，固化 | |