CN118440595B - 一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层及其制备方法，属于涂层技术领域，本发明通过微流控T型结和界面聚合相结合的方法制备微胶囊，该微胶囊壁材由聚脲构成，芯材由诊断剂、修复剂和光引发剂构成。自诊断自修复微胶囊均匀分布在以硅树脂为基体的涂层中。本发明提供的自诊断自修复涂层具有自发检测涂层中微裂纹的功能，并以荧光的方式提示微裂纹的产生。同时，具有对涂层中产生的微裂纹进行紫外诱导自发修复的功能。本发明实现了涂层微裂纹形成初期的监测和自愈合，有望在特殊环境中实现实际应用。

Description

一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层及其制备方法

技术领域

本发明属于涂层技术领域，尤其涉及一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层及其制备方法。

背景技术

聚合物涂层作为一种至关重要的功能材料和防护技术，被广泛应用于重要部件的表面，以提高其防护性能，延长基体的使用寿命。然而涂层在使用过程中，不可避免的受到各种环境因素的影响而产生微裂纹，微裂纹的形成和扩展会导致涂层机械稳定性急剧下降，从而导致涂层的使用性能降低，最终对基体材料造成永久性损伤。若微裂纹形成初期被及时检测到，就能采取相应的措施保护基体不受破坏。

自诊断涂层虽然能指示涂层的缺陷，但不能自动修复纳米微米级的缺陷。更换失效的涂层会浪费人力和物力；开发性能更高的树脂基体，开发成本和时间成本会大大增加。因此，赋予涂层一种自诊断的方式，及时自我指示初始微裂纹，并赋予其自愈行为，以延长涂层的性能周期和使用寿命，具有重要的研究意义。

为了保护诊断剂和修复剂，现有技术中存在采用微胶囊对荧光分子和修复分子进行包封的手段，防止其与涂层中的活性基团提前发生反应或被紫外光降解，从而影响自诊断和自修复性能。基于微胶囊的外援型自修复涂层具有的最大优点：各向同性的球形微胶囊在树脂基体中具有较好的分散性；壁材和芯材多样的选择；丰富的制备方法。当涂层产生微裂纹时，包埋在树脂基体中的微胶囊破裂，修复剂流出填充微裂纹区域，从而修复裂缝。

大量研究中，微胶囊的制备方法（如原位聚合、界面聚合、乳液聚合等）虽然一定程度上可以得到较好的微胶囊，但微胶囊容易团聚，制备过程更加繁琐，且分布不均匀。微流体技术提供的精确流动控制为克服这些限制提供了潜在的手段。利用微流控技术制备单分散乳液和单分散微胶囊，可以实现粒径均匀的微胶囊的可重复性和可控性制备。目前尚未有基于微流控技术制备同时包覆诊断剂和修复剂的微胶囊的自诊断自修复智能涂层的报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层及其制备方法。将包覆诊断剂和修复剂的微胶囊与硅树脂基体均匀共混制备得到智能涂层，涂层在服役工程中，通过荧光显微镜观察微裂纹的产生并及时进行紫外诱导微裂纹自修复。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层，原料包括微胶囊和树脂基体；

所述微胶囊由外壳材料和包覆材料构成；

所述外壳材料为聚脲；

所述包覆材料为修复剂、诊断剂（荧光分子）和光引发剂；

所述修复剂为1,3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷；

所述诊断剂（荧光分子）为罗丹明B；

所述光引发剂为三芳基锍六氟磷酸盐。

本发明中的术语“包覆材料”指的是微胶囊的芯材。

进一步地，所述树脂基体为质量比20∶1的自干型硅树脂和硅烷偶联剂的混合物；所述微胶囊在所述原料中的质量含量为11.1-14.3%，优选11.1%、12.5%和14.3%。

本发明还提供一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层的制备方法，包括以下步骤：

采用微流控技术，将分散相溶液与连续相溶液分别泵入微流控芯片中的聚四氟乙烯管1和聚四氟乙烯管2中，在芯片内，分散相溶液被连续相溶液剪切成均匀的液滴，液滴通入持续机械搅拌的反应溶液中，形成聚脲膜，芯片剪切液滴结束之后，反应溶液置于水浴锅中持续加热搅拌，聚脲膜生长变厚，变成聚脲基微胶囊；所得聚脲基微胶囊经环己烷洗涤、超声、离心后自然干燥，得到微胶囊；

将所述微胶囊与树脂基体混合，得到基于微流控技术的自诊断自修复智能涂料；

将所述基于微流控技术的自诊断自修复智能涂料涂覆在载玻片上，固化，得到基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层；

其中，所述分散相溶液的制备方法为：将1,3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三芳基锍六氟磷酸盐、罗丹明B和四乙烯五胺超声混合；

所述连续相溶液的制备方法为：将正十六烷溶液和聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯超声混合；

所述反应溶液的制备方法为：将4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、十氢化萘、聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯和三乙烯二胺超声混合。

进一步地，所述分散相溶液的流速为0.02mL/min，所述连续相溶液的流速为0.4-0.6mL/min。

进一步地，所述机械搅拌的速率为100rpm；所述加热搅拌的参数为：温度40-60℃，时间1-2h，搅拌速率200rpm。

进一步地，所述微流控芯片中，聚四氟乙烯管1插入聚四氟乙烯管2中，且距离聚四氟乙烯管2出口端30mm。

进一步地，所述聚四氟乙烯管1的内径0.46mm，外径0.76mm，与装有分散相溶液的注射器相连接；

所述聚四氟乙烯管2的内径0.96mm，外径1.26mm，其进口端与装有连续相溶液的注射器相连接，出口端通入反应溶液中。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

（1）本发明的智能涂层通过加设自检测自修复功能分子的微胶囊，在功能上有多样化，给予涂层自修复的同时具有自检测功能。当微裂纹出现，导致微胶囊破裂时，微胶囊内的诊断剂愈合剂流出，填充微裂纹区域，此时可以观察荧光反应，监测微裂纹的产生。当涂层在紫外线条件下辐照时，由于愈合剂的固化，微裂纹自愈合。

（2）基于微流控技术和界面聚合法所得的核壳微胶囊表面光滑，尺寸小(~0.95μm)，远小于仅采用传统微流控技术制备的核壳微胶囊，且比仅采用界面聚合制备的核壳微胶囊尺寸更均匀。

（3）本发明基于微流控技术和界面聚合法制备同时包覆诊断剂和修复剂的微胶囊，能够通过调节分散相各组分的含量、分散相和连续相的流速来控制微胶囊的尺寸结构和微胶囊中修复剂的包覆率，所得微胶囊表面形貌光滑且为核壳结构，具有较好的球形度、高度的单分散性。

（4）基于微流控技术和界面聚合制备小尺寸核壳微胶囊的高效方法在涂料领域具有良好的应用前景。此外，本发明实现的涂层微裂纹形成初期的监测与自愈，在特殊环境下具有实际应用前景。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明制备方法流程示意图；

图2为实施例1制备的微胶囊的扫描电镜图像；

图3为实施例1-3制备的微胶囊的热重图和实施例1的导热重图；a-实施例2热重图，b-实施例1热重图，c-实施例3热重图，d-实施例1导热重图；

图4为微胶囊的扫描电镜图像；a-对比例4扫描电镜图像，b-对比例1扫描电镜图像，c-对比例2扫描电镜图像，d-对比例5扫描电镜图像，e-实施例2扫描电镜图像，f-实施例3扫描电镜图像；

图5为微胶囊的热重图；a-对比例5热重图，b-对比例1热重图，c-对比例2热重图；

图6为实施例1中涂层产生微裂纹前后的荧光显微镜图像；a-空白对照组荧光显微镜图像，b-紫外照射0h荧光显微镜图像，c-紫外照射8h荧光显微镜图像，d-紫外照射16h荧光显微镜图像，e-紫外照射24h荧光显微镜图像，f-紫外照射48h荧光显微镜图像；

图7为涂层微裂纹的修复过程的形貌；a-对比例4涂层微裂纹的修复过程的形貌，b-实施例4涂层微裂纹的修复过程的形貌，c-实施例1涂层微裂纹的修复过程的形貌，d-实施例5涂层微裂纹的修复过程的形貌。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明中所述的“室温”如无特别说明，均指20-30℃。

本发明中所用原料均为市场上购买所得。

微流控技术是指利用玻璃毛细管或聚四氟乙烯管制作微流控芯片，在微管道内处理或操纵微小流体的技术。该技术在微尺度空间内精确操控多相流体的流动与分散，从而实现复合乳粒尺寸、形貌结构的精确调控，产生均匀的液滴。通过多种互不相溶的流体剪切成单重O/W（W/O）或者二重O/W/O（W/O/W）甚至更高阶的模板液滴，进而固化为微胶囊。

本发明通过微流控T型结和界面聚合相结合的方法制备微胶囊，该微胶囊壁材由聚脲构成，芯材由修复剂、诊断剂和光引发剂构成。自诊断自修复微胶囊均匀分布在以硅树脂为基体的涂层中。本发明提供的自诊断自修复涂层具有自发检测涂层中微裂纹的功能，并以荧光的方式提示微裂纹的产生。同时，具有对涂层中产生的微裂纹进行紫外诱导自发修复的功能。本发明实现了涂层微裂纹形成初期的监测和自愈合，具有重要的经济意义，有望在特殊环境中实现实际应用。

本发明提供一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层，包括微胶囊和树脂基体；

所述微胶囊由外壳材料和包覆材料构成；

所述外壳材料为聚脲，其无害，机械和化学稳定性优良，且交联密度高；

所述包覆材料为修复剂、诊断剂（荧光分子）和光引发剂；

所述修复剂为1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷；

所述诊断剂（荧光分子）为罗丹明B；

所述光引发剂为三芳基锍六氟磷酸盐。

本发明选用1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为修复剂，是分子结构中含有的特定官能团，如缩水甘油氧丙基，在涂层出现损伤，胶囊破裂时，修复剂从微胶囊中释放。此时，缩水甘油氧丙基在光引发剂的作用下形成新的化学键或者交联点而固化，从而填补损伤区域，恢复涂层完整性。荧光分子起到指示作用，当涂层发生破裂时，荧光分子对裂缝进行指示，同时修复剂对裂缝进行修复，从而起到自诊断和自修复的双重作用。

在本发明以下优选实施例中，所述树脂基体为自干型硅树脂和硅烷偶联剂的混合物，质量比为20∶1；所述自诊断自修复智能涂层中，微胶囊与树脂基体的质量比为1∶（6-8），优选为1∶8、1∶7和1∶6。

所述基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层的制备方法，包括以下步骤：

1）分散相溶液的制备方法：将1,3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三芳基锍六氟磷酸盐、罗丹明B和四乙烯五胺超声混合；

2）连续相溶液的制备方法：将正十六烷溶液和聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯超声混合（能够使原料溶解、分散即可，无特殊限定，下同）；

3）反应溶液的制备方法：将4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、十氢化萘、聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯和三乙烯二胺超声混合；

4）采用微流控技术，使用不同流速的注射泵将分散相溶液与连续相溶液分别泵入微流控芯片中的聚四氟乙烯管1和聚四氟乙烯管2中，在芯片内，分散相溶液被连续相溶液剪切成均匀的液滴，液滴通入持续机械搅拌的反应溶液中，利用聚四氟乙烯管1中的多胺和反应溶液中的异氰酸酯反应，界面立刻聚合形成聚脲膜，该聚脲膜包裹修复剂、诊断剂和光引发剂；芯片剪切液滴结束之后，反应溶液置于水浴锅中持续加热搅拌，聚脲膜生长变厚，变成聚脲基微胶囊；所得聚脲基微胶囊经环己烷洗涤，超声20-30min，6000rpm下离心5min后自然干燥，得到微胶囊；

本发明通过对所述实施例中微胶囊进行热重测试，分析出修复剂包覆率最佳的微胶囊，进行步骤5）和步骤6），并对其进行性能测试。

5）将所述微胶囊与树脂基体（由自干型硅树脂和硅烷偶联剂按照质量比20∶1的比例混合而成）分别按照质量比1∶8、1∶7和1∶6的比例混合，得到基于微流控技术的自诊断自修复智能涂料；

6）将所述基于微流控技术的自诊断自修复智能涂料涂覆在载玻片上，75℃固化24h以上，得到基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层。

在本发明以下优选实施例1）中，所述1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三芳基锍六氟磷酸盐、罗丹明B和四乙烯五胺的质量比为优选为1.1∶0.09∶0.09∶1。

在本发明以下优选实施例2）中，所述正十六烷溶液和聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯的质量比为2.784∶0.027。

在本发明以下优选实施例3）中，所述4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、十氢化萘、聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯和三乙烯二胺的质量比为9∶67.2∶0.75∶0.75。

在本发明以下优选实施例4）中，所述分散相溶液的流速为0.02mL/min，所述连续相溶液的流速为0.4-0.6mL/min，优选为0.4mL/min、0.5mL/min或0.6mL/min，更优选为0.5mL/min。

芯片剪切液滴结束之前，所述机械搅拌的速率为100rpm；所述加热搅拌的参数为：温度40-60℃，时间1-2h，搅拌速率200rpm，加热具体为：在40℃下加热搅拌1h，然后在50℃下加热搅拌2h，最后在60℃下加热搅拌2h，期间搅拌速率均为200rpm。

所述微流控芯片中，聚四氟乙烯管1插入聚四氟乙烯管2中，且距离聚四氟乙烯管2出口端30mm。所述聚四氟乙烯管1的内径0.46mm，外径0.76mm，与装有分散相溶液的注射器相连接；所述聚四氟乙烯管2的内径0.96mm，外径1.26mm，其进口端与装有连续相溶液的注射器相连接，出口端通入反应溶液中。

以下通过实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

图1为本发明制备方法示意图。

实施例1：

基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层的制备方法，包括以下步骤：

1）分散相溶液的制备：将1.1g的1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.09g三芳基锍六氟磷酸盐、0.09g罗丹明B和1g四乙烯五胺超声混合；

2）连续相溶液的制备：将13.92g正十六烷溶液和0.135g聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯超声混合；

3）反应溶液的制备：将9g的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、67.2g十氢化萘、0.75g聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯和0.75g三乙烯二胺超声混合；

4）采用微流控技术，调节分散相溶液的流速0.02mL/min，连续相溶液的流速0.5mL/min，使用注射泵分别泵入微流控芯片中的聚四氟乙烯管1和聚四氟乙烯管2中，在芯片内，分散相溶液被连续相溶液剪切成均匀的液滴，液滴通入以100rpm的转速持续机械搅拌的反应溶液中，利用聚四氟乙烯管1中的四乙烯五胺和反应溶液中的异氰酸酯反应，界面立刻聚合形成聚脲膜，该聚脲膜包裹修复剂、诊断剂和光引发剂；芯片剪切液滴结束之后，反应溶液置于水浴锅中在40℃下反应1h，50℃下反应2h，60℃下反应2h，保持转速为200rpm，使聚脲膜生长变厚，变成聚脲基微胶囊；所得聚脲基微胶囊经环己烷洗涤，超声25min，6000rpm下离心5min后自然干燥，得到微胶囊；

5）将所述微胶囊与树脂基体（由自干型硅树脂和硅烷偶联剂按照质量比20∶1的比例混合而成）按照质量比1∶7的比例混合，得到基于微流控技术的自诊断自修复智能涂料；

6）将所述基于微流控技术的自诊断自修复智能涂料涂覆在载玻片上，75℃固化24h以上，得到基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层（命名为MC-12.5）。

图2为实施例1制备的微胶囊的扫描电镜图像。从图2中可以看出，根据实施例1的方法均可以得到球形完整微胶囊，粒径均一，约0.95μm。

实施例2

同实施例1，区别在于，步骤4）中，连续相溶液的流速0.4mL/min。

实施例3

同实施例1，区别在于，步骤4）中，连续相溶液的流速0.6mL/min。

图3为实施例1-3制备的微胶囊的热重图和实施例1的导热重图，从图3中可以看出，实施例1微胶囊中修复剂的包覆率最高，可达14%，实施例2微胶囊中修复剂的包覆率为9%，实施例3微胶囊中修复剂的包覆率为8%，发现流速从0.5mL/min到0.6mL/min，修复剂包覆率降低。因此本发明后续实验均以实施例1制备得到的微胶囊为原料进行涂层的制备。

实施例4

同实施例1，区别在于，步骤5）中所述微胶囊与树脂基体按照质量比1∶8的比例混合，得到的涂层命名为MC-11.1。

实施例5

同实施例1，区别在于，步骤5）中所述微胶囊与树脂基体按照质量比1∶6的比例混合，得到的涂层命名为MC-14.3。

对比例1

同实施例1，区别在于，步骤1）的分散相溶液的制备：将1g的1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.08g三芳基锍六氟磷酸盐、0.08g罗丹明B和1g四乙烯五胺超声混合。

对比例2

同实施例1，区别在于，步骤1）的分散相溶液的制备：将1.2g的1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1g三芳基锍六氟磷酸盐、1g罗丹明B和1g四乙烯五胺超声混合。

对比例3

同实施例1，区别在于，将步骤1）中的修复剂1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷替换成环氧树脂。发现在此实验条件下，未能成功形成微胶囊。

对比例4

步骤1）分散相溶液的制备：取1g四乙烯五胺作为分散相溶液；

步骤2）同实施例1；

步骤3）同实施例1；

步骤4）采用微流控技术，调节分散相溶液的流速0.02mL/min，连续相溶液的流速0.5mL/min，使用注射泵分别泵入微流控芯片中的聚四氟乙烯管1和聚四氟乙烯管2中，在芯片内，分散相溶液被连续相溶液剪切成均匀的液滴，液滴通入以100rpm的转速持续机械搅拌的反应溶液中，利用聚四氟乙烯管1中的四乙烯五胺和反应溶液中的异氰酸酯反应，界面立刻聚合形成聚脲膜；芯片剪切液滴结束之后，反应溶液置于水浴锅中在40℃下反应1h，50℃下反应2h，60℃下反应2h，保持转速为200rpm，使聚脲膜生长变厚，变成聚脲基微胶囊；所得聚脲基微胶囊经环己烷洗涤，超声25min，6000rpm下离心5min后自然干燥，得到不含诊断剂修复剂的微胶囊；

步骤5）将所述微胶囊与树脂基体（由自干型硅树脂和硅烷偶联剂按照质量比20∶1的比例混合而成）按照质量比1∶7的比例混合，得到基于微流控技术的不含诊断剂修复剂的空白涂料；

步骤6）将所述基于微流控技术的不含修复剂的微胶囊的涂料涂覆在载玻片上，75℃固化24h以上，得到基于微流控技术的不含诊断剂修复剂的空白涂层，命名为BS-12.5。

对比例5

同实施例3，区别在于，步骤4）中连续相溶液的流速为0.2mL/min。

性能测试

从图4中的e、f可以看出，根据实施例2、3的方法均可以得到球形完整微胶囊，粒径均一，约0.95μm；根据图4中的a、b、c、d可以看出，根据对比例4、对比例1、对比例2、对比例5制备的微胶囊尺寸均约为0.95μm，其中对比例4的微胶囊团聚现象较为明显。

从图5中的a可以看出，根据对比例5方法制备得到的微胶囊中修复剂的包覆率为几乎为0；从图5中的b可以看出，根据对比例1方法制备得到的微胶囊中修复剂未成功包覆；从图5中的c可以看出，根据对比例2方法制备得到的微胶囊中修复剂未成功包覆。

同时还发现，根据对比例4方法制备得到的微胶囊中无修复剂。

图6为实施例1中涂层产生微裂纹前后（0h、8h、16h、24h、48h）的荧光显微镜图像；从图中可以看出，完整涂层，无荧光；当涂层出现微裂纹时，微裂纹处荧光作用最强；随紫外照射时间的增加，荧光作用开始逐渐减弱，说明该涂层中修复剂逐渐起到自修复作用以及荧光剂在紫外照射下被降解。

图7为实施例1、实施例4、实施例5和对比例4中涂层微裂纹修复过程（8h、16h、24h、48h）的形貌；a为对比例4中不含修复剂的微胶囊和树脂基体按质量比为1∶7所制，从图中可以看出，对比例4中没有加入修复剂的涂层，经过48h后裂纹形态几乎没有变化，说明对比例4的涂层不具有自修复功能。图7中的b、c、d分别为实施例4、实施例1、实施例5制备的微胶囊与树脂基体按质量比为1∶8、1∶7和1∶6所制样品。可以看出，实施例4、实施例1、实施例5中添加了修复剂，在出现裂纹后修复剂开始发挥作用，随着紫外照射时间的延长，裂缝逐渐变小直至几乎消失，这也进一步佐证了图6的变化。从图7中的b和c可以看出，随微胶囊的增加，修复效果逐渐增加；图7中的d中微胶囊的含量最高，由于微胶囊在树脂基体中分散不均匀，导致修复效果略微低于图7中的c。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层，其特征在于，原料包括微胶囊和树脂基体；

所述微胶囊由外壳材料和包覆材料构成；

所述外壳材料为聚脲；

所述包覆材料为修复剂、诊断剂和光引发剂；

所述修复剂为1,3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷；

所述诊断剂为罗丹明B；

所述光引发剂为三芳基锍六氟磷酸盐；

所述树脂基体为质量比20∶1的自干型硅树脂和硅烷偶联剂的混合物；所述微胶囊在所述原料中的质量含量为11.1-14.3%；

所述基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层的制备方法，包括以下步骤：

采用微流控技术，将分散相溶液与连续相溶液分别泵入微流控芯片中的聚四氟乙烯管1和聚四氟乙烯管2中，在芯片内，分散相溶液被连续相溶液剪切成均匀的液滴，液滴通入持续机械搅拌的反应溶液中，形成聚脲膜，芯片剪切液滴结束之后，反应溶液置于水浴锅中持续加热搅拌，聚脲膜生长变厚，变成聚脲基微胶囊；所得聚脲基微胶囊经环己烷洗涤、超声、离心后自然干燥，得到微胶囊；

将所述微胶囊与树脂基体混合，得到基于微流控技术的自诊断自修复智能涂料；

将所述基于微流控技术的自诊断自修复智能涂料涂覆在载玻片上，固化，得到基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层；

所述分散相溶液的制备方法为：将1,3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三芳基锍六氟磷酸盐、罗丹明B和四乙烯五胺超声混合；

所述连续相溶液的制备方法为：将正十六烷溶液和聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯超声混合；

所述反应溶液的制备方法为：将4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、十氢化萘、聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯和三乙烯二胺超声混合。

2.根据权利要求1所述的基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层，其特征在于，所述1，3-双(3-缩水甘油氧丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三芳基锍六氟磷酸盐、罗丹明B和四乙烯五胺的质量比为1.1∶0.09∶0.09∶1。

3.根据权利要求1所述的基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层，其特征在于，所述正十六烷溶液和聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯的质量比为2.784∶0.027。

4.根据权利要求1所述的基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层，其特征在于，所述4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、十氢化萘、聚乙二醇二聚羟基硬酯酸酯和三乙烯二胺的质量比为9∶67.2∶0.75∶0.75。

5.根据权利要求1所述的基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层，其特征在于，所述分散相溶液的流速为0.02mL/min，所述连续相溶液的流速为0.4-0.6mL/min。

6.根据权利要求1所述的基于微流控技术的自诊断自修复智能涂层，其特征在于，所述机械搅拌的速率为100rpm；所述加热搅拌的参数为：温度40-60℃，时间1-2h，搅拌速率200rpm。