【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微膠囊材料，具體涉及一種微膠囊及其制備方法和應用，更具體地，涉及一種微膠囊及其制備方法和該微膠囊在路面瀝青中的應用。
技術介紹
1、瀝青路面在使用過程中，由于車輛荷載和環境因素的作用，內部極易出現微觀裂紋和局部損傷，如不能及時控制，微觀裂紋便會在外荷載的作用下擴展開裂，導致宏觀裂紋的形成，裂縫處滲水會更進一步加劇路面結構的破壞，使道路無法達到設計使用壽命年限。由于瀝青路面的微裂紋往往在內部產生，及時發現這樣的微觀損傷十分困難，進行人工修復也幾乎是不可能的，以至于初期裂縫的修復很難實現，嚴重者會引發宏觀裂縫并導致結構性斷裂。目前的修復方法都只是在路面出現明顯裂縫之后才采取補救措施，這種修補雖然可以解決存在的問題，但勢必會對交通造成一定的影響，導致人力、物力等多重損耗。
2、通過微膠囊技術將修復劑包覆在微膠囊中，加入瀝青后可實現路面裂縫的自動修復。當瀝青由于老化或荷載而產生微裂紋時，在裂紋途徑處的微膠囊就會因尖端應力的擴展而破裂；修復劑從微膠囊壁材中釋放出來，并在毛細作用的推動下沿微裂紋流動并向微裂紋兩側滲透擴散，使微裂紋逐漸消失，最終達到瀝青自修復的效果。在瀝青路面使用過程中，微膠囊要有足夠的強度，避免在瀝青混合料拌和時發生破裂，但若微膠囊強度過大，瀝青路面出現微裂縫時，容易出現裂縫繞過微膠囊向前擴展，使得微膠囊難以破裂，無法發揮其修復作用。
3、中國專利申請cn104231642a公開了一種含有再生劑的瀝青裂縫自修復微膠囊及其制備方法，該方法以聚脲甲醛樹脂為壁材、瀝青再生劑為芯材，制備了瀝青
4、綜上，現有技術并未考慮到微膠囊與瀝青的結合強度，只是簡單地將微膠囊加入瀝青中，二者不能有效地融為一體，使得微膠囊容易與瀝青脫離，進一步加劇了微膠囊難以破裂現象的發生。
5、另外，瀝青路面作為高速公路的主要類型，其路面施工環節仍采用傳統的熱拌熱鋪工藝，施工過程中瀝青會與空氣中的氧氣接觸并發生反應：一方面發生縮合反應生成分子量較大的稠環芳烴，進一步縮合成膠質、瀝青質；另一方面瀝青分子在受熱條件下會發生裂解生成分子量更小的化合物，這些小分子化合物揮發出來就會形成瀝青煙，嚴重破壞生態平衡、污染周邊環境并損害人體健康。
6、鑒于瀝青路面在鋪設過程中無組織釋放揮發性有機物(vocs)，較難進行全過程的收集治理，探尋如何在源頭上減少瀝青煙氣釋放，實現瀝青路面潔凈化施工，保證交通行業與社會經濟的和諧發展是當前急需解決的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服現有技術存在的微膠囊材料加入瀝青后二者不能有效融合，使得微膠囊容易與瀝青脫離的問題，提供一種新的微膠囊及其制備方法和應用。本專利技術所述的微膠囊不僅具有較高的強度，滿足路面使用要求，同時與瀝青具有很好的結合強度。
2、為了實現上述目的，本專利技術一方面提供了一種微膠囊，該微膠囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯被包裹在所述囊壁中，所述囊芯含有活性組分，所述微膠囊的彈性模量與所述囊壁的厚度滿足以下公式：
3、y＝0.42x2-0.92x+t
4、其中，y為所述微膠囊的彈性模量，單位為gpa；x為所述囊壁的厚度，單位為μm；t為1±0.1；
5、所述微膠囊的彈性模量采用納米壓痕儀對微膠囊進行力學性能測試得到，所述囊壁的厚度采用掃描電子顯微鏡對微膠囊冷凍切片測試得到。
6、優選地，以所述微膠囊的總重量為基準，所述囊芯的含量為27-53wt.％，所述囊壁的含量為47-73wt.％。
7、優選地，所述活性組分為用于路面裂紋自修復的修復劑和/或用于抑制瀝青煙氣釋放的抑制劑。
8、優選地，所述用于路面裂紋自修復的修復劑為富芳烴組分。
9、優選地，所述富芳烴組分選自催化裂化油漿、減四線抽出油、糠醛抽出油和廢潤滑油中的至少一種。
10、優選地，所述富芳烴組分的芳烴含量為45-65wt.％。
11、優選地，所述用于抑制瀝青煙氣釋放的抑制劑為醛類化合物、酮類化合物、醇類化合物、酚類化合物和酯類化合物中的至少一種。
12、優選地，所述醛類化合物選自碳原子數大于等于7的脂肪醛和碳原子數大于等于6的芳香醛，更優選為對甲基苯甲醛、癸醛、鄰羧基苯甲醛、對異丙基苯甲醛、肉桂醛、對羥基苯甲醛、對甲氧基苯甲醛、2-甲基-3-(3,4-亞甲基-二氧基苯基)丙醛、3,4-亞甲基二氧基苯甲醛、3-(4-異丙基苯基)-2-甲基丙醛、乙基香蘭素、苯乙醛、大茴香醛、壬二烯-2,6-醛、2,6-二甲基-2,6-辛二烯醛、香草醛、香茅醛、橙花醛、羥甲基戊基環己烯縮醛、對二乙氨基苯甲醛和十一烯醛中的至少一種。
13、優選地，所述酮類化合物選自碳原子數大于等于8的脂肪酮和碳原子數大于等于8的芳香酮，更優選為6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮、2-十一酮、苯乙酮、紫羅蘭酮、鳶尾酮、甲基紫羅蘭酮、大馬酮和二氫大馬酮中的至少一種。
14、優選地，所述醇類化合物為碳原子大于6的醇，更優選為肉桂醇、薄荷醇、順-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醇、香茅醇、香葉醇、月桂烯醇、2,6,10-三甲基-2,6,10-十二碳三烯-12-醇、薰衣草醇、卞醇、2-苯基乙醇、二氫月桂烯醇、四氫香葉醇和橙花叔醇中的至少一種。
15、優選地，所述酚類化合物為碳原子大于等于6的酚，更優選為百里香酚、乙基麥芽酚、甲基麥芽酚、3-丙烯基-6-乙氧基苯酚和異丁香酚中的至少一種。
16、優選地，所述酯類化合物為碳原子數大于7的酯，更優選為水楊酸甲酯、肉桂酸甲酯、肉桂酸乙酯、苯乙酸乙酯、苯乙酸甲酯、苯乙酸香葉酯、苯乙酸苯乙酯、苯乙酸異戊酯、水楊酸芐酯、乙酸對甲芐酯、乙酸芐酯、苯甲酸異丁酯、水楊酸異戊酯、桂酸芐酯、桂酸苯乙酯、甲酸芳樟酯、乙酸芳樟酯、異丁酸芳樟酯、乙酸薄荷酯、乙酸松油酯和乙酸冰片酯中的至少一種。
17、優選地，所述囊壁的厚度為0.5-5μm。
18、優選地，所述囊壁包括內層和外層，所述內層為樹脂，所述外層為橡膠材料。
19、優選地，所述內層與所述外層的質量之比為2.4-5：1。
20、優選地，所述樹脂為密胺樹脂、脲醛樹脂和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種，優選為密胺樹脂。
21、優選地，所述橡膠材料為氯化橡膠、丁苯橡膠和氯丁橡膠中的至少一種。
22、優選地，所述微膠囊的尺寸為50μm以下，優選為20μm以下，更優選為3-15μm。
23、本專利技術第二方面提供了一種微膠囊的制備方法，該方法包括：
24、(1)將活性組分、乳化劑和水混合，形成水包油型乳液；
25、(2)將所述水包油型乳液與樹脂預聚體進行反應，然后過濾、洗滌、干燥，得到預包覆材料；
26、(3)在揮發性溶劑的存在下，將橡本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種微膠囊，其特征在于，該微膠囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯被包裹在所述囊壁中，所述囊芯含有活性組分，所述微膠囊的彈性模量與所述囊壁的厚度滿足以下公式：
2.根據權利要求1所述的微膠囊，其特征在于，以所述微膠囊的總重量為基準，所述囊芯的含量為27-53wt.%，所述囊壁的含量為47-73wt.%。
3.根據權利要求1或2所述的微膠囊，其特征在于，所述活性組分為用于路面裂紋自修復的修復劑和/或用于抑制瀝青煙氣釋放的抑制劑。
4.根據權利要求3所述的微膠囊，其特征在于，所述用于路面裂紋自修復的修復劑為富芳烴組分；
5.根據權利要求3所述的微膠囊，其特征在于，所述用于抑制瀝青煙氣釋放的抑制劑為醛類化合物、酮類化合物、醇類化合物、酚類化合物和酯類化合物中的至少一種；
6.根據權利要求1-5中任意一項所述的微膠囊，其特征在于，所述囊壁的厚度為0.5-5μm。
7.根據權利要求1-6中任意一項所述的微膠囊，其特征在于，所述囊壁包括內層和外層，所述內層為樹脂，所述外層為橡膠材料；
8.根據權利要求7所述的微膠囊
9.根據權利要求7所述的微膠囊，其特征在于，所述橡膠材料為氯化橡膠、丁苯橡膠和氯丁橡膠中的至少一種。
10.根據權利要求1-9中任意一項所述的微膠囊，其特征在于，所述微膠囊的尺寸為50μm以下，優選為20μm以下，更優選為3-15μm。
11.一種微膠囊的制備方法，其特征在于，該方法包括：
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，在步驟（1）中，所述活性組分、所述乳化劑和水的用量的質量比為1：(0.05-0.09)：(6-9)。
13.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，在步驟（2）中，在所述水包油型乳液與所述樹脂預聚體反應之前，將所述水包油型乳液的pH值調節到5以下，優選為2-4。
14.根據權利要求11或13所述的方法，其特征在于，在步驟（2）中，所述樹脂預聚體為密胺樹脂預聚體；
15.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，在步驟（3）中，所述橡膠材料、所述揮發性溶劑和水的用量的質量之比為1：(10-20)：(50-150)。
16.根據權利要求11-15中任意一項所述的方法，其特征在于，所述活性組分為富芳烴組分、醛類化合物、酮類化合物、醇類化合物、酚類化合物和酯類化合物中的一種或至少兩種以上的任意組合。
17.根據權利要求11-16中任意一項所述的方法，其特征在于，所述橡膠材料為氯化橡膠、丁苯橡膠和氯丁橡膠中的至少一種。
18.根據權利要求11-16中任意一項所述的方法，其特征在于，所述乳化劑選自硬質酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基二甲基羥乙基氯化銨、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚和十六烷聚氧乙烯醚中的至少一種。
19.根據權利要求11-16中任意一項所述的方法，其特征在于，所述揮發性溶劑選自四氯化碳、二氯甲烷和三氯乙烯中的至少一種。
20.由權利要求11-19中任意一項所述的方法制備的微膠囊。
21.權利要求1-10和20中任意一項所述的微膠囊在路面瀝青中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種微膠囊，其特征在于，該微膠囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯被包裹在所述囊壁中，所述囊芯含有活性組分，所述微膠囊的彈性模量與所述囊壁的厚度滿足以下公式：
2.根據權利要求1所述的微膠囊，其特征在于，以所述微膠囊的總重量為基準，所述囊芯的含量為27-53wt.%，所述囊壁的含量為47-73wt.%。
3.根據權利要求1或2所述的微膠囊，其特征在于，所述活性組分為用于路面裂紋自修復的修復劑和/或用于抑制瀝青煙氣釋放的抑制劑。
4.根據權利要求3所述的微膠囊，其特征在于，所述用于路面裂紋自修復的修復劑為富芳烴組分；
5.根據權利要求3所述的微膠囊，其特征在于，所述用于抑制瀝青煙氣釋放的抑制劑為醛類化合物、酮類化合物、醇類化合物、酚類化合物和酯類化合物中的至少一種；
6.根據權利要求1-5中任意一項所述的微膠囊，其特征在于，所述囊壁的厚度為0.5-5μm。
7.根據權利要求1-6中任意一項所述的微膠囊，其特征在于，所述囊壁包括內層和外層，所述內層為樹脂，所述外層為橡膠材料；
8.根據權利要求7所述的微膠囊，其特征在于，所述樹脂為密胺樹脂、脲醛樹脂和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種，優選為密胺樹脂。
9.根據權利要求7所述的微膠囊，其特征在于，所述橡膠材料為氯化橡膠、丁苯橡膠和氯丁橡膠中的至少一種。
10.根據權利要求1-9中任意一項所述的微膠囊，其特征在于，所述微膠囊的尺寸為50μm以下，優選為20μm以下，更優選為3-15μm。
11.一種微膠囊的制備方法，其特征在于，該方法包括：
12.根據權利要求11所述的方法...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋樂春，王興越，曹鵬，李臣澤，李志軍，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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