王芳 肖军 王经文 李淑琴
(南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京,210016)
摘要：微胶囊固化剂是一类新型的环氧树脂固化剂,利用其潜伏性可以提高树脂的储存稳定性,从而解决了两相固化体系的一些弊端。文中用溶有芯材的二氯甲烷(DCM)作为溶剂相的溶剂蒸发法制备了热塑性树脂为壁材的改性固化剂微胶囊,通过粒径分析和SEM观察微胶囊的表面形貌来确定微胶囊的制备工艺参数。结果表明: 有机溶剂的蒸发温度过高或速度过快则不能形成微胶囊;选择8%的聚乙烯醇(PVA)表面活性剂、900 r/min乳 化转速、芯壁比1∶1时制得的微胶囊表面光滑致密,微胶囊粒径1μm之内,并且分布比较窄。
关键词：表征;溶剂蒸发;微胶囊;固化剂
中图分类号：TQ320.2 文献标识码：A 文章编号：1005-2615(2008)01-0120-05
引 言
环氧树脂由于其优异的粘接性、耐腐蚀性和化学稳定性而作为涂料、电器绝缘材料、胶粘剂及复合材料的树脂基体。而且具有易加工成型、成本低等优点,被广泛应用于建筑、机械、电子电器、航空 航天等领域[1]。通常情况下,环氧树脂和固化剂分 开储存,根据使用要求混合固化得两相固化体系。由于混合后树脂粘度变化迅速而难以控制固化过程,并且快速固化缩短了储存时间导致效率降低等不利因素。传统的潜伏性固化剂在室温下具有较长的储存期和较低的使用活性,或者较高的使用活性和较短的储存期。
微胶囊型固化剂是利用包囊技术使固化剂具有潜伏性[2],使其与环氧树脂的开环活化暂时冻结起来,在一定的外界条件下破囊后发生固化反应,它解决了树脂两相固化存在的问题。微胶囊的制备方法有化学方法、物理化学方法和物理方法,为了减少化学过程带来的反应时间长、聚合反应速度比较慢,同时,避免反应设备复杂、所需材料制备成本高,本文采用简单易控的溶剂蒸发法制备微胶囊。 此方法涉及两个最重要的步骤,“液滴形成”和“溶剂去除”,它是基于在搅拌条件下,一种乳浊液的内部相蒸发[3-4]。选用热塑性聚醚酰亚胺作为囊壳材料,它在一定温度下可以溶于环氧树脂中而不对其产生负面影响,芯材为高活性中温固化剂,溶于易挥发有机溶剂中,在表面活性剂的作用下形成稳定乳液,当有机溶剂透过连续相蒸发后由于囊芯囊壳表面张力不同形成微胶囊[5]。
1 实 验
1.1 实验原料
2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MI):化学纯,深圳佳迪达化工有限公司;丁基缩水甘油醚(BGE):化学纯,上海蓝申生化科技有限公司;聚醚酰亚胺(PEI):南京德缘科技有限公司;二氯甲烷(DCM): 分析纯,中国国药(集团)上海试剂厂;二甲苯:分析 纯,中国国药(集团)上海试剂厂;聚乙烯醇 (PVA):分析纯,中国国药(集团)上海试剂厂。
1.2 2E4MI-g-BGE的合成
将5.5 g的2E4MI加入含二甲苯的三颈瓶中, 搅拌至完全溶解后置于25°C油浴,通入N2保护气 体,在0.5 h滴加6.5 gBGE,边滴加边以2°C/min 升温,升温至120°C反应2 h。待反应完全后除去二 甲苯,得到的囊芯物命名为2E4MI-g-BGE,在70°C 真空干燥24 h后保存备用。
1.3 微胶囊的制备
将待包覆的囊芯物2E4MI-g-BGE和壁材PEI按一定的配比加入含二氯甲烷的三颈瓶中,搅拌形成均相有机溶液后多次少量加入包含分散剂的水溶液,在搅拌作用下将有机相分散到连续的水相中,形成稳定的O/W乳化体系。1h后蒸发二氯甲烷,待微胶囊壁材固化成膜后过滤产物,并用去离子水多次洗涤除去分散剂,60°C下真空干燥24 h得粉末产物,即为微胶囊。