河海大学赵海涛教授、宋子健副教授等：全氟聚醚硅烷@乙基纤维素聚合物微胶囊的制备与表征-北京永康乐业科技发展有限公司

导读：

近期，河海大学赵海涛教授、宋子健副教授等设计并合成了一种新型聚合物微胶囊，利用全氟聚醚硅烷作为超疏水核心材料，乙基纤维素作为壳材料，以提高钢筋混凝土的耐腐蚀性。相关研究以“Preparation and Characterization of Perfluoropolyether-Silane@Ethye Cellulose Polymeric Microcapsules”为题目，发表在期刊《Polymers》上。

本文要点：

1、本研究采用溶剂蒸发法制备了一种新型聚合物微胶囊，以全氟聚醚硅烷（PFPE-silane）作为疏水性核心材料，以乙基纤维素（EC）作为壳材料。

2、通过单因素实验研究了搅拌速率和核壳比对合成微胶囊的影响。结果表明，当搅拌速率为650 rpm、核壳比为1:1时，可获得分布均匀的微胶囊。

3、微胶囊呈球形，表面有微孔，平均粒径为165.71 μm。

4、EC壳层能有效阻止PFPE-silane在水泥水化过程中的热分解，PFPE-silane则表现出优异的疏水性。

5、这种特殊设计的聚合物微胶囊有望增强钢筋混凝土结构的耐腐蚀性。

搅拌速率对微胶囊形貌的影响如下：

较低的搅拌速率（500 rpm）会导致微胶囊聚集，分散性较差。而过高的搅拌速率（800 rpm）则会产生过小的微胶囊，大部分小于100 μm，不利于在混凝土中的应用。

当搅拌速率设置为650 rpm时，可获得粒径分布集中、球形且分散良好的微胶囊。这是因为适当的搅拌速率能够有效促进液滴的破碎和分散，形成均匀的乳液，从而产生理想粒径的微胶囊。但过高的搅拌速率会导致过度的剪切力，降低产物收率并使微胶囊过小。

因此，通过单因素实验发现，选择650 rpm的搅拌速率既避免了低速下的聚集问题，又有效防止了微胶囊粒径过小，为后续在混凝土中的应用奠定了良好基础。

使用PFPE-silane作为微胶囊的核心材料具有以下重要意义：

PFPE-silane具有优异的疏水性能。PFPE部分可形成自组装单层，使表面呈现超疏水特性，而硅烷部分可与基材表面形成强烈的化学键合，增强了疏水层的稳定性。这有助于提高混凝土的抗渗透性能。
PFPE-silane的热分解温度（7°C）低于水泥水化过程的温度（80°C），容易发生热分解。但将其包裹在乙基纤维素（EC）壳层中，可将其分解温度提高至143.4°C，避免了在水泥水化过程中的过早失效。
EC壳层具有良好的渗透性，可以在受到外力作用时释放PFPE-silane，使其覆盖在微胶囊表面，进一步增强混凝土的疏水性。这种设计有利于提高混凝土的抗腐蚀性能。

综上所述，PFPE-silane作为微胶囊的核心材料，结合EC壳层的保护作用，可以有效地提高混凝土的抗渗透性和抗腐蚀性，为提升钢筋混凝土结构的耐久性提供了新的解决方案。