聚氨酯微胶囊的制备及涂层自修复性能的研究

发布时间：2020-04-07 11:48

【摘要】：涂料广泛的应用在建筑、家具、大型工业器材、汽车等领域。但是,在使用过程中由于外界应力的作用,涂层的微观结构容易发生变化,从而产生不同尺寸的微裂纹。如果没有在规定的时间内进行修补,应力长时间作用下,将会让裂纹呈现扩展和蔓延的趋势。最终导致涂层开裂、脱落,严重的影响了涂层的抗腐蚀、绝缘和装饰等效果。现存的技术对材料有损伤的涂层的修复只能采取铲除重新喷涂的方法。因此,为了克服上述困境,国内以及国际上兴起了涂层自修复技术的研究。其中,微胶囊技术操作简单、成本低廉、对涂层应用效果较佳。本文制备了新型微胶囊,并对其在自修复涂层中的应用效果进行了研究。本文的芯材为甲苯二异氰酸酯(TDI),其壁材原料为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚乙二醇(PEG),采用界面聚合法合成了聚氨酯包覆异氰酸酯的自修复微胶囊。研究了反应温度、乳化时间、搅拌速率等反应条件对微胶囊性能的影响,从而得出最佳的微胶囊合成工艺条件。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)和Nano Measurer 1.2版粒径分布计算软件分别对微胶囊的结构、形貌、热稳定性以及平均粒径和粒径分布进行了测试与表征。实验结果表明,采用界面聚合法成功制备出了以聚氨酯为壁材,以甲苯二异氰酸酯(TDI)为芯材的微胶囊,其最佳工艺参数为:乳化剂OP-10、搅拌速率300r/min,反应温度35~oC,芯壁比1:0.8,乳化时间20min,反应时间3.0h,乳化剂用量12%。在此条件下,制得的微胶囊为规则球形,粒径分布均匀,表面光滑致密、在涂层中分散性良好,同时产率和包覆率也均达到最大值,热稳定性良好,微胶囊的分布范围在优化后明显变窄,平均粒径也从31.81μm减小到20.14μm。将最佳工艺参数条件下合成的微胶囊均匀混入聚氨酯涂料中制成自修复涂层,随后将其按照要求涂刷于金属表面,研究了微胶囊含量对自修复涂层的力学性能、耐腐蚀性能以及自修复性能的影响,并利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)初步表征了涂层的自修复效果。实验结果发现,涂层中微胶囊分散良好,且人为划出划痕时可在划痕处看到有明亮的液体存在,说明微胶囊包覆的修复剂释放了出来;另外,微胶囊的添加量为10%~15%时,涂层的力学性能较好;而用量为15%时,则涂层的耐腐蚀性能最好,自修复性能最佳。
【图文】：

第 1 章 绪 论一般情形下，，芯材为液态或气态材料时，制作出来的微型胶囊更多呈现出球形。但是，如果我们把固态的囊芯材料当做原料时，制作出来的微型胶囊则与固态颗粒的形状相同，比如豇豆状、谷粒状及无定形颗粒等结构，图 1-2 给出了部分固态芯材的结构示意图[14]。

而原位聚合和界面聚合两种方法因其壁材不高，工艺简便、易操作，因此，更适合用于自修合成方法做具体介绍。法料的溶液中混入芯材并使其分散均匀形成乳化液滴成的液滴表面发生聚合反应从而生成微胶囊，这种合法又分为界面加成聚合和界面缩合聚合。先在溶有用于形成壁材的单体反应物 A 的溶液中将连续相中，与此同时，适量的乳化剂也需要加入其化液，紧接着将第二聚合反应单体 B 加入到连续相机械搅拌的作用下，从两相内部缓慢向乳状液液滴发生聚合反应，生成聚合物[25]，从而对囊芯进行包。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郑敏捷;朱俊萍;赵振河;莫红春;;玫瑰香型微胶囊香味剂的制备[J];河北纺织;2011年02期

2 陆刚;;浅说织物整理微胶囊特种功能的典型应用[J];乙醛醋酸化工;2019年03期

3 王寒;罗庆华;魏梦雅;王建文;;大鲵油微胶囊的贮藏稳定性研究[J];中国油脂;2018年11期

4 黄秀娟;;微胶囊化油脂的生产技术[J];粮油食品科技;2006年03期

5 刘大鑫;林小枫;吴兆强;董亦森;;微胶囊发泡剂的合成研究[J];广州化工;1988年03期

6 曹英敏;具有特殊功效的微胶囊制剂[J];化工进展;1989年04期

7 周秀琴;微胶囊在食品开发中的应用[J];食品研究与开发;1989年04期

8 高韵苕;汪斌和;;杀虫剂微胶囊化后安全性比较及其机理的探研[J];医学动物防制;1989年02期

9 丑靖宇;孙俊;遇璐;常秀辉;鞠光秀;单净宇;谭利;宋玉泉;;微胶囊悬浮剂的开发研究[J];中国农药;2012年08期

10 巴雄军;;氟乐灵微胶囊的研制[J];中国农药;2008年03期

相关会议论文 前10条

1 周冠华;杨幼慧;;双歧杆菌微胶囊化的研究进展[A];第三届“益生菌、益生元与健康研讨会”论文集[C];2004年

2 张国栋;马力;黄宽超;;生姜油树脂微胶囊化的研究[A];中国西部农产品加工及产业化发展战略研讨会论文集[C];2001年

3 田云;卢向阳;何小解;黄成江;罗泽民;;微胶囊化儿茶素的制备[A];中国科学技术协会2004年学术年会海南分会场“中国生态药业与药谷建设”论文集[C];2004年

4 高琼芝;王正辉;;毒死蜱的微胶囊化及其生物效应[A];中国化学会第27届学术年会第05分会场摘要集[C];2010年

5 李柱;罗昌荣;;喷雾干燥法制备耐高温型微胶囊化甜橙油[A];2006年中国香料香精学术研讨会论文集[C];2006年

6 薛峰;郑向军;黄晓青;;喷雾干燥微胶囊化中的玻璃体形成理论[A];北京食品学会青年科技论文集[C];1992年

7 敖慧君;黄清松;;维生素E微胶囊的制备工艺研究[A];2016年广东省药师周大会论文集[C];2015年

8 王雯;张世锋;张伟;李建章;;微胶囊化聚磷酸铵的制备及其在木塑复合材料中的应用[A];北京粘接学会第二十三届学术年会暨粘接剂、密封剂技术发展研讨会论文集[C];2014年

9 张娜;郭庆启;赵新淮;;微胶囊化蛋白酶在干酪制备中的应用及干酪成熟过程中电泳分析[A];中国食品科学技术学会第十一届年会论文摘要集[C];2014年

10 王懿;万贤;徐军;张寅平;王馨;郭宝华;;相变蓄能材料的微胶囊化研究[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年

相关博士学位论文 前10条

1 周淑千;微胶囊发泡剂制备及机理与应用研究[D];合肥工业大学;2018年

2 廖科超;丁烯氟虫腈微胶囊的制备及其性能研究[D];山东农业大学;2017年

3 刘尧;基于水性聚氨酯壳材相变储能微胶囊的制备与性能研究[D];青岛科技大学;2018年

4 吴彩娥;猕猴桃籽油α-亚麻酸的富集及猕猴桃籽油微胶囊化技术研究[D];西北农林科技大学;2005年

5 陈幼芳;疏水性药物微胶囊的自组装构筑及其缓释性能研究[D];浙江大学;2006年

6 熊联明;微胶囊红磷阻燃剂的制备、应用及阻燃抑烟机理研究[D];中南大学;2004年

7 冷延国;明胶微胶囊化技术研究[D];北京化工大学;1999年

8 赵庆贺;层状结构生物相容微胶囊的制备及其药物传输性能[D];浙江大学;2006年

9 仝维捚;新结构聚电解质微胶囊的制备与性能研究[D];浙江大学;2007年

10 纪俊玲;分散染料微胶囊制备及应用研究[D];南京理工大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘珂;聚氨酯微胶囊的制备及涂层自修复性能的研究[D];燕山大学;2018年

2 Muhammad Naeem Nizam;胆甾型液晶微胶囊的制备与表面图案化及其在医用体温指示贴片中的应用[D];北京化工大学;2018年

3 王帅帅;平行板流动小室预测微胶囊在特定表面的吸附性能[D];昆明理工大学;2018年

4 张路;纤维素膜微胶囊自修复技术研究[D];东华大学;2018年

5 李玉;微胶囊的制备及其用于仿生防污涂层的研究[D];海南大学;2018年

6 李雯琪;片状铝粉微胶囊的制备与表征[D];北京化工大学;2018年

7 潘宇亭;三聚氰胺甲醛香水微胶囊的制备及性能表征[D];昆明理工大学;2018年

8 李爽;有机/无机杂化自润滑微胶囊的制备与摩擦学性能研究[D];东北石油大学;2018年

9 石楠奇;改性自润滑微胶囊的制备及聚合物材料的摩擦学性能研究[D];东北石油大学;2018年

10 徐子淇;壳聚糖—阿拉伯胶复凝聚制备芳樟醇微胶囊的研究[D];上海应用技术大学;2018年

本文编号：2617870