聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊及制备方法.pdf

本发明公开了一种聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊及制备方法。它采用原位聚合法，以尿素、甲醛为主要壁材原料，以催化剂有机锡化合物为主要囊芯原料，以水为反应介质，选择不同种类的表面活性剂，通过控制一定的转速，调节反应溶液体系的pH值为4～5，反应温度在30～50℃，反应2～4小时后，合成得到聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊；将反应产物经水/丙酮洗涤、抽滤、干燥后得到白色的微胶囊粒子。采用原位聚合法合成聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，工艺操作简单，易控制，合成的微胶囊产品的产率为85～95％，可同时用于热固性树脂固化反应控制以及相关材料的增韧改性。

1.  一种聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，其特征在于：按重量计，它的组分为：尿素5～30b，质量浓度为37％的甲醛溶液10～60b，催化剂有机锡化合物5～120b，其中b为重量单位。

2.  根据权利要求1所述的一种聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，其特征在于：所述的催化剂有机锡化合物为二月桂酸二丁基锡和二月硅酸二丁基锡-氰酸酯。

3.  一种聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)以b为重量单位，按重量计，将5～30b尿素加入到10～60b甲醛溶液中，甲醛溶液的质量浓度为37％，待尿素完全溶解后，缓慢加热至50～70℃，同时采用碱液调节溶液的pH值至8～9，保温处理0.5～1.5小时，得到脲甲醛预聚体；
(2)将催化剂有机锡化合物与含有表面活性剂的水溶液混合，采用均质乳化机乳化处理20～30分钟后注入反应器中，搅拌下缓慢加入脲甲醛预聚体，搅拌器转速为200～10000rpm，用酸液调节溶液pH值为4～5，缓慢升温至35～50℃，保温2～4小时，结束反应，得到微胶囊悬浮液；
(3)将上述的微胶囊悬浮液用去离子水/丙酮洗涤数次，经抽滤、干燥得到微胶囊产品。

聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊及制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊及制备方法，属高分子材料技术领域。
背景技术
聚合物微胶囊是利用成膜材料把具有分散性的固体物质、液体或气体包覆形成一种“核-壳”结构的微小粒子，它对囊芯可以起到保护、控制释放等功能，因此，其在医药、食品等多种领域具有广泛的应用。近几年来，微胶囊在热固性树脂及其复合材料中的应用引起了研究者的高度关注，人们发现，在树脂及其复合材料中埋置微胶囊，可以赋予材料阻燃、自修复、增韧等功能，因此，微胶囊在高性能树脂及其相关材料制备中具有巨大应用潜力。众所周知，高性能热固性树脂如环氧树脂、双马来酰亚胺、氰酸酯树脂等固化时，需要加入催化剂或助催化剂等来降低树脂的反应时间与温度。但是催化剂的加入却引发新的问题，即固化工艺控制难、树脂固化程度不均匀、固化物的性能尤其强度降低等，对此系列问题目前尚无有效的解决方法。因此，如何有效降低高性能热固性树脂的固化反应温度并有效控制其固化反应速率是树脂应用中必须攻克的一个难题。同时，对于高热性热固性树脂，均存在树脂固化产物的韧性差等缺点。
目前，树脂增韧的方法较多，可通过与热塑性树脂、橡胶、热固性树脂、刚性粒子共混或共聚等方法来改变树脂固化体系的化学结构与相结构来实现增韧的目的。在这些增韧方法中，为降低树脂体系的固化温度也需加入催化剂，但是由催化剂引发的固化速率不可控制问题依然没有解决。因此，如何在实现树脂增韧的同时实现对树脂固化反应速率的控制对扩展树脂应用具有积极意义。
发明内容
为了解决现有热固性树脂普遍存在的固化反应温度高，反应工艺控制难以及树脂固化物韧性差等问题，本发明利用微胶囊对囊芯的缓释作用以及微胶囊对树脂基体潜在的增韧功能，其目的在于提供一种具有固化反应可控，并同时实现树脂增韧的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊及制备方法。
实现上述发明目的的技术方案是提供一种聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，按重量计，它的组分为：尿素5～30b，质量浓度为37％的甲醛溶液10～60b，催化剂有机锡化合物5～120b，其中b为重量单位。
所述的催化剂有机锡化合物为二月桂酸二丁基锡和二月硅酸二丁基锡-氰酸酯。
一种聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
(1)以b为重量单位，按重量计，将5～30b尿素加入到10～60b甲醛溶液中，甲醛溶液的质量浓度为37％，待尿素完全溶解后，缓慢加热至50～70℃，同时采用碱液调节溶液的pH值至8～9，保温处理0.5～1.5小时，得到脲甲醛预聚体；
(2)将催化剂有机锡化合物与含有表面活性剂的水溶液混合，采用均质乳化机乳化处理20～30分钟后注入反应器中，搅拌下缓慢加入脲甲醛预聚体，搅拌器转速为200～10000rpm，用酸液调节溶液pH值为4～5，缓慢升温至35～50℃，保温2～4小时，结束反应，得到微胶囊悬浮液；
(3)将上述的微胶囊悬浮液用去离子水/丙酮洗涤数次，经抽滤、干燥得到微胶囊产品。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：采用聚脲甲醛包覆有机锡化合物合成微胶囊的工艺简单，合成产率为大于85％；并且，所制备的微胶囊兼具有控制树脂固化反应和增韧的潜在功能，将扩大热固性树脂在航空、航天、电子等领域的应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：
本发明主要以尿素、甲醛为壁材原料，以催化剂有机锡化合物为囊芯，采用原位聚合法，合成聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊。本实施例技术方案具体步骤如下：
a.在配置有机械搅拌装置的250ml三口反应瓶中加入10g尿素、20g37％的甲醛溶液，开动搅拌器并缓慢加热，用10％的碳酸钠溶液调节溶液的pH值至8～9左右，将反应体系升温至60～70℃，保温1小时，得到聚脲甲醛预聚体。
b.在100ml的烧杯中，加入30g有机锡-氰酸酯化合物，再缓慢加入1％十二烷基苯磺酸钠水溶液60g，采用均质乳化器乳化20分钟后加入配置有机械搅拌装置的250ml三口反应瓶中，再加入上述步骤a中的预聚体，设定转速为400rpm，20min开始用10％的硫酸溶液调节溶液的pH值为4～5，缓慢升温至35～50℃，保温2～4h，结束反应。
c.将反应后的体系用去离子水洗5～6次，丙酮洗1-2次，经抽滤与干燥后得到白色的微胶囊产品。合成的微胶囊平均粒径为135μm，微胶囊的平均壁厚为20μm，产率90％。
实施例2：
a.在配置有机械搅拌装置的500ml三口反应瓶中加入70g尿素、180g37％的甲醛溶液，开动搅拌器，并缓慢加热，用三乙醇胺调节pH值至8～9左右，将反应体系升温至60～70℃，保温1小时，得到聚脲甲醛预聚体。
b.在1000ml的烧杯中，加入200g二月桂酸二丁基锡，再缓慢加入0.5％十二烷基苯磺酸钠水溶液500g，采用均质乳化器乳化20min后加入配置有机械搅拌装置的2000ml三口反应瓶中，再加入上述步骤a中的预聚体溶液，设定转速为2000rpm，20分钟后开始用20％的盐酸溶液调节溶液的pH值为4～5，缓慢升温至35～50℃，保温2～4小时，结束反应。
将反应后的体系用去离子水洗5～6次，丙酮洗1～2次，经抽滤与干燥后得到白色的微胶囊产品。合成的微胶囊经分析其平均粒径为50μm，微胶囊的平均壁厚为10μm，产率90％。
表一是本发明实施例1、2制备的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊性能。
表一：

由表一可以看出：按本发明技术方案制备的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊具有良好的储存性以及耐热性，可承受一定的载荷，可用于一定压力、不同高中低温下成型的热固性型树脂。