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微胶囊是指以聚合物作为壳层用于封装活性物质(包括药物、溶剂、修复剂、腐蚀抑制剂、阻燃剂、染料等)的微容器。然而,传统的微胶囊虽然能够稳定封装一种活性物质,却无法封装两种互不相溶或混合后易失效的两种活性物质,因此极大的限制了微胶囊的功能性和使用领域,而具有两个独立隔室的双室微胶囊能够独立、分离封装两种活性物质,有效避免了传统微胶囊的不足之处。目前,制备双室微胶囊的方法大多涉及复杂的合成过程、繁琐的分级设计,且制备得到的双室微胶囊机械性能差、应用范围小、形状不规则,因此难以大规模工业化应用。众所周知,Pickering乳液法已经被广泛应用于制备微胶囊,而在Pickering乳化剂内部封装一种活性物质,在微胶囊内部封装另一种活性物质就能够高效快速的制备得到双室微胶囊。此外,通过对Pickering乳化剂和微胶囊壳层进行改性能够赋予双室微胶囊更多功能性,使得双室微胶囊的应用领域进一步拓展。因此本课题利用封装有一种活性物质的无机或者有机微球作为Pickering乳化剂来稳定含有聚合单体和另一种活性物质的油相,引发单体聚合形成微胶囊壳层,制备得到双室微胶囊。处于微胶囊壳层表面的Pickering乳化剂微球和胶囊内部作为两个独立的腔室,分别封装有不同的活性物质,并将所得到的双室微胶囊应用在自修复、自预警以及可编程释放等领域,分为以下三个部分:(1)Pickering乳液法制备自修复双室微胶囊及其应用通过硅酸酯在油水界面原位水解制备得到封装聚醚胺(固化剂,PEA)的SiO2微球,将其用作Pickering乳化剂稳定含有异佛尔酮二异氰酸酯(修复剂,IPDI)和可聚合单体(二乙烯基苯,DVB)的油相形成稳定的乳液,将乳液热固化后得到微胶囊内部封装修复剂IPDI、囊壁中封装固化剂PEA的双室微胶囊。探索了硅酸酯组成、硅酸酯占油相的质量比对SiO2微球的影响以及SiO2微球分散液浓度、油水比对Pickering乳液的影响。通过SEM证明了微胶囊具有明显的中空结构。通过红外证明了微胶囊中同时封装有固化剂PEA和修复剂IPDI。将所制备的双室微胶囊加入到环氧树脂基体树脂中制备得到具有自修复功能的复合材料,当聚合物基体树脂产生微裂纹后,微裂纹处的微胶囊发生破裂,同时释放出封装的固化剂PEA和修复剂IPDI,它们快速聚合修复微裂纹。探索了微胶囊添加量对自修复效果以及自修复效率的影响,当微胶囊添加量为15 wt%时,其修复效率最高可达85%,相比于添加15 wt%双组分微胶囊的自修复材料,自修复效率高20%左右,同时其对于5μm左右的微裂纹能够有效修复。(2)Pickering乳液法制备自预警双室微胶囊及其应用通过硅酸酯在油水界面原位水解制备得到封装聚醚胺(显色剂,PEA)的SiO2微球,将其用作Pickering乳化剂稳定含有2’,7’-二氯荧光素(染料,DCF)和可聚合单体(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,TMPTA)的油相形成稳定的乳液,在UV光下引发乳液中单体聚合后得到胶囊内部封装染料DCF、囊壁中封装显色剂PEA的双室微胶囊。探索了硅酸酯组成、硅酸酯占油相的质量比对SiO2微球形貌的影响以及搅拌速率和搅拌时间对所制备的SiO2微球粒径和形貌的影响,探究了Pickering乳化剂的浓度、油水比对Pickering乳液粒径和稳定性的影响;通过SEM证明了微胶囊具有明显的中空结构。通过红外证明了微胶囊同时封装有显色剂PEA和染料DCF。将所制备的双室微胶囊加入到光固化基体树脂(聚氨酯丙烯酸酯)中制备得到具有自预警功能的复合材料,当聚合物基体树脂产生微裂纹后,微裂纹处的双室微胶囊破裂,同时释放出显色剂PEA和染料DCF,它们发生颜色的变化,以指示出微裂纹区域。探索了双室微胶囊的添加量对自预警效果的影响,相比于传统的双组分微胶囊型自预警材料,添加双室微胶囊的自预警材料的自预警效果较好,当双室微胶囊添加量为2 wt%时,划伤后的自预警涂层立即产生显著的颜色转变,由黄色转变为橘红色。(3)Pickering乳液法制备双响应性可编程释放双室微胶囊通过一步沉淀法制备温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺(pNIPAM)纳米粒子,并用于封装荧光染料尼罗红(NR)得到负载有NR的pNIPAM纳米粒子(pNIPAM@NR),将其用作Pickering乳化剂稳定由甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、油溶性荧光绿(OG)、光引发剂组成的油相,形成稳定的乳液,通过UV光引发乳液中DMAEMA单体发生聚合形成囊壁,作为Pickering乳化剂的pNIPAM@NR嵌在囊壁中,从而得到双室微胶囊:双室微胶囊壳壁中封装有NR,微胶囊内部封装有OG。探索了pNIPAM纳米粒子的制备条件对pNIPAM@NR纳米粒子温敏性、形貌的影响:在最优化条件下,制备得到的pNIPAM纳米粒子具有良好的温敏性,能够在常温下稳定封装NR而在升温后快速释放NR。探索了pNIPAM@NR纳米粒子分散液浓度、油水比对Pickering乳液的影响。通过红外、荧光光谱仪、荧光显微镜、激光共聚焦显微镜等系统研究了双室微胶囊的释放NR和OG的过程。结果表明:所构筑的微胶囊对温度和pH均具有响应性,当温度升高时,pNIPAM@NR纳米粒子塌陷释放出封装的NR;而当pH降低时,微胶囊壳材中的DEAEMA链段质子化,壳材分子链之间的静电斥力增加导致壳层的孔隙增大释放出微胶囊内部的OG。而且还可以通过改变温度和pH的施加顺序来改变NR和OG的释放顺序,从而实现可编程释放。