本发明涉及涂料领域，特别是一种具有木质材料表面水性涂料自修复微胶囊及其制备方法。
背景技术：
目前，水性涂料因具有环保和易于生产的优点，在木材涂料领域得到广泛应用，但其在使用过程中极易出现裂纹。涂层作为调整木质材料表面特性的重要一步，已成为木制品制造与加工的一项关键技术。经过国内外学者大量研究，利用微胶囊技术合成出自修复材料是可能的，而且具有重大意义。若是用于自修复的微胶囊并应用于水性涂料中，在微胶囊壁材破裂时微胶囊能释放出芯材愈合剂，碰到预埋在水性涂料中的激发剂后,愈合剂会发生聚合反应或者直接作用,从而将裂纹粘接，这样一来就可提高漆膜的利用性和安全性。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对目前水性涂料在使用过程中极易出现裂纹及其他木材表面涂膜质量问题，提供一种木质材料表面水性涂料自修复微胶囊，其具有自修复性能，可有效修复木制品表面用水性涂料在使用过程中出现的裂纹。
技术方案
一种木质材料表面水性涂料自修复微胶囊，包括如下重量份的原料：
15～30份的尿素，30～50份的甲醛，10～20份的二乙醇胺，1～5份的氟树脂，3～8份的环氧树脂，7～16份的水性丙烯酸树脂，0.1～2份的光引发剂，0.005～2份的十二烷基苯磺酸钠，5～20份的蒸馏水。
优选方案是包括如下重量份的原料：18～25份的尿素，35～45份的甲醛，12～18份的二乙醇胺，2～4份的氟树脂，3.5～7份的环氧树脂，8～15份的水性丙烯酸树脂，0.4～1.5份的光引发剂，0.3～1.5份的十二烷基苯磺酸钠，7～18份的蒸馏水。
所述光引发剂为安息香甲醚。
氟树脂可以增加木材表面疏水性，从而减少木材由于吸水而发生的湿涨干缩翘曲变形，从而减少涂层龟裂现象，增强了水性涂层/木质材料界面的耐腐蚀性，延长涂层寿命。具有良好的耐候性耐热性和化学稳定性，以其为成膜物质的水性涂层能溶解有机溶剂，在常温或者高温内固化成膜，可应用于木材和水性涂层界面的防腐。
环氧树脂可以增强涂层弹性，使涂层抗压强度更高，不易龟裂，从而达到延长水性涂层在木材表面的寿命。
上述木质材料表面水性涂料自修复微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素加入到甲醛中，充分搅拌至尿素溶解，用二乙醇胺调ph9.0；
(2)加入氟树脂、环氧树脂，充分搅拌，放入磁性搅拌子，在70℃下恒温水浴里搅拌均匀，得到改性脲醛预聚体溶液，迅速冷却到室温待用；
(3)在蒸馏水中加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解，得到十二烷基苯磺酸钠水溶液，作为乳化剂；
(4)在水性丙烯酸树脂中加入十二烷基苯磺酸钠水溶液和光引发剂，投入磁力搅拌子进行搅拌，在60℃水浴下搅拌乳化，得稳定的芯材乳液；
(5)在300r/min转速下将改性脲醛预聚体溶液缓慢滴入到芯材乳液中，逐量加入柠檬酸晶体调节ph2.5～3.0后，缓慢升温到65-75℃进行反应，然后将得到的产物抽滤、烘干，得到的粉末即为本发明的木质材料表面水性涂料自修复微胶囊。
进一步，步骤(4)中，磁力搅拌子的搅拌转速为1200r/min，乳化时间为30min。
进一步，步骤(5)中，烘干温度为80℃，时间为3-5h。
本发明的优点：微胶囊法属于埋植式自修复，也就是说用它空心管道、胶囊等方式将修复剂埋置于聚合物基复合材料中，在外界作用下，空心管道、胶囊破裂，修复剂在毛细管作用下释放到裂缝表面，与木材水性涂层界面中的催化剂发生聚合反应，从而将裂缝粘合,修复裂缝损伤。由于采用在脲醛树脂中加入氟树脂、环氧树脂以制备改性壁材，氟树脂可以增加木材表面疏水性，从而减少木材由于吸水而发生的湿涨干缩翘曲变形，从而减少涂层龟裂现象，增强了水性涂层/木质材料界面的耐腐蚀性，延长涂层寿命；环氧树脂可以增强涂层弹性，使涂层抗压强度更高，不易龟裂，从而达到延长水性涂层在木材表面的寿命，因此通过氟树脂和环氧引入来制备壁材使涂层具有更高的性能。以水性丙烯酸树脂和光引发剂制备芯材，在光引发剂作用下反应胶囊破裂修复木材表面损伤。在涂布于木制品表面做面漆时，光固化速率快、抗菌抑菌效果好。
本发明主要以微胶囊改性水性涂料的实验，可使涂层具有低光泽度和耐磨性、抗冲击性能以及自修复能力。本发明的微胶囊在木质材料表面水性涂料中添加量为5-15％，添加微胶囊后，涂膜的光泽度为亚光，根据国标gb/t3324-2008检测涂膜耐磨性为1级(磨耗转数5000转)，抗冲击性能50kg·cm，涂层的修复效率高于90％。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。为了便于比较，下述实施例中，采用的氟树脂为南京新派化工科技有限公司生产的常温自交联型氟碳树脂，采用的环氧树脂为无锡市长干化工有限公司生产的二酚基丙烷型环氧树脂，采用的水性丙烯酸树脂为常州广树化工科技有限公司生产的水性丙烯酸树脂gs-356，但并不限于此。
实施例1
(1)将18g尿素和33g甲醛加入到烧杯中，充分搅拌至尿素溶解，用12g二乙醇胺调节其ph至9.0左右；
(2)加入3g氟树脂、5g环氧树脂，充分搅拌，放入磁性搅拌子，在70℃下恒温水浴里搅拌1h，得微微黏稠透明的改性脲醛预聚体溶液，迅速冷却到室温待用；
(3)在17.1g蒸馏水中加入1.5g十二烷基苯磺酸钠白色粉末，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到十二烷基苯磺酸钠水溶液作为乳化剂；
(4)在10g水性丙烯酸树脂中加入十二烷基苯磺酸钠水溶液和0.4g光引发剂，投入磁力搅拌子，在1200r/min转速条件下60℃水浴下搅拌乳化30min，得稳定的芯材乳液；
(5)在300r/min转速下将壁材改性脲醛预聚体缓慢滴入到芯材中，逐量加入柠檬酸晶体搅拌至完全溶解后，用ph试纸测试其ph值，调节ph值至2.5～3.0后，缓慢升温到70℃下反应3h。所得产品抽滤并同时加入蒸馏水将其中多余的乳化剂冲洗掉，最后把产物放入烘干箱80℃条件下加热烘干4个小时后，得到的粉末就是所需要的微胶囊。
实施例2
(1)将15g尿素和30g甲醛加入到烧杯中，充分搅拌至尿素溶解，用20g二乙醇胺调节其ph至9.0左右；
(2)加入5g氟树脂、3g环氧树脂，充分搅拌，放入磁性搅拌子，在70℃下恒温水浴里搅拌1h，得微微黏稠透明的改性脲醛预聚体溶液，迅速冷却到室温待用；
(3)在13g蒸馏水中加入2g十二烷基苯磺酸钠白色粉末，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到十二烷基苯磺酸钠水溶液作为乳化剂；
(4)在11g水性丙烯酸树脂中加入十二烷基苯磺酸钠水溶液和1g光引发剂，投入磁力搅拌子，在1200r/min转速条件下60℃水浴下搅拌乳化30min，得稳定的芯材乳液；
(5)在300r/min转速下将壁材改性脲醛预聚体缓慢滴入到芯材中，逐量加入柠檬酸晶体搅拌至完全溶解后，用ph试纸测试其ph值，调节ph值至2.5～3.0后，缓慢升温到70℃下反应3h。所得产品抽滤并同时加入蒸馏水将其中多余的乳化剂冲洗掉，最后把产物放入烘干箱80℃条件下加热烘干4个小时后，得到的粉末就是所需要的微胶囊。
实施例3
(1)将18g尿素和35g甲醛加入到烧杯中，充分搅拌至尿素溶解，用15g二乙醇胺调节其ph至9.0左右；
(2)加入2g氟树脂、7.5g环氧树脂，充分搅拌，放入磁性搅拌子，在70℃下恒温水浴里搅拌1h，得微微黏稠透明的改性脲醛预聚体溶液，迅速冷却到室温待用；
(3)在10g蒸馏水中加入0.5g十二烷基苯磺酸钠白色粉末，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到十二烷基苯磺酸钠水溶液作为乳化剂；
(4)在10g水性丙烯酸树脂中加入十二烷基苯磺酸钠水溶液和2g光引发剂，投入磁力搅拌子，在1200r/min转速条件下60℃水浴下搅拌乳化30min，得稳定的芯材乳液；
(5)在300r/min转速下将壁材改性脲醛预聚体缓慢滴入到芯材中，逐量加入柠檬酸晶体搅拌至完全溶解后，用ph试纸测试其ph值，调节ph值至2.5～3.0后，缓慢升温到70℃下反应3h。所得产品抽滤并同时加入蒸馏水将其中多余的乳化剂冲洗掉，最后把产物放入烘干箱80℃条件下加热烘干4个小时后，得到的粉末就是所需要的微胶囊。
实施例4
(1)将30g尿素和35g甲醛加入到烧杯中，充分搅拌至尿素溶解，用12.6g二乙醇胺调节其ph至9.0左右；
(2)加入1g氟树脂、3g环氧树脂，充分搅拌，放入磁性搅拌子，在70℃下恒温水浴里搅拌1h，得微微黏稠透明的改性脲醛预聚体溶液，迅速冷却到室温待用；
(3)在10g蒸馏水中加入1g十二烷基苯磺酸钠白色粉末，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到十二烷基苯磺酸钠水溶液作为乳化剂；
(4)在7g水性丙烯酸树脂中加入十二烷基苯磺酸钠水溶液和0.4g光引发剂，投入磁力搅拌子，在1200r/min转速条件下60℃水浴下搅拌乳化30min，得稳定的芯材乳液；
(5)在300r/min转速下将壁材改性脲醛预聚体缓慢滴入到芯材中，逐量加入柠檬酸晶体搅拌至完全溶解后，用ph试纸测试其ph值，调节ph值至2.5～3.0后，缓慢升温到70℃下反应3h。所得产品抽滤并同时加入蒸馏水将其中多余的乳化剂冲洗掉，最后把产物放入烘干箱80℃条件下加热烘干4个小时后，得到的粉末就是所需要的微胶囊。
实施例5
(1)将20g尿素和50g甲醛加入到烧杯中，充分搅拌至尿素溶解，用10g二乙醇胺调节其ph至9.0左右；
(2)加入3g氟树脂、3.895g环氧树脂，充分搅拌，放入磁性搅拌子，在70℃下恒温水浴里搅拌1h，得微微黏稠透明的改性脲醛预聚体溶液，迅速冷却到室温待用；
(3)在5g蒸馏水中加入0.005g十二烷基苯磺酸钠白色粉末，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到十二烷基苯磺酸钠水溶液作为乳化剂；
(4)在8g水性丙烯酸树脂中加入十二烷基苯磺酸钠水溶液和0.1g光引发剂，投入磁力搅拌子，在1200r/min转速条件下60℃水浴下搅拌乳化30min，得稳定的芯材乳液；
(5)在300r/min转速下将壁材改性脲醛预聚体缓慢滴入到芯材中，逐量加入柠檬酸晶体搅拌至完全溶解后，用ph试纸测试其ph值，调节ph值至2.5～3.0后，缓慢升温到70℃下反应3h。所得产品抽滤并同时加入蒸馏水将其中多余的乳化剂冲洗掉，最后把产物放入烘干箱80℃条件下加热烘干4个小时后，得到的粉末就是所需要的微胶囊。
实施例6
(1)将20g尿素和30g甲醛加入到烧杯中，充分搅拌至尿素溶解，用15g二乙醇胺调节其ph至9.0左右；
(2)加入3g氟树脂、6g环氧树脂，充分搅拌，放入磁性搅拌子，在70℃下恒温水浴里搅拌1h，得微微黏稠透明的改性脲醛预聚体溶液，迅速冷却到室温待用；
(3)在12.4g蒸馏水中加入1.2g十二烷基苯磺酸钠白色粉末，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到十二烷基苯磺酸钠水溶液作为乳化剂；
(4)在12g水性丙烯酸树脂中加入十二烷基苯磺酸钠水溶液和0.4g光引发剂，投入磁力搅拌子，在1200r/min转速条件下60℃水浴下搅拌乳化30min，得稳定的芯材乳液；
(5)在300r/min转速下将壁材改性脲醛预聚体缓慢滴入到芯材中，逐量加入柠檬酸晶体搅拌至完全溶解后，用ph试纸测试其ph值，调节ph值至2.5～3.0后，缓慢升温到70℃下反应3h。所得产品抽滤并同时加入蒸馏水将其中多余的乳化剂冲洗掉，最后把产物放入烘干箱80℃条件下加热烘干4个小时后，得到的粉末就是所需要的微胶囊。
实施例7
(1)将15g尿素和30g甲醛加入到烧杯中，充分搅拌至尿素溶解，用12.1g二乙醇胺调节其ph至9.0左右；
(2)加入4g氟树脂、8g环氧树脂，充分搅拌，放入磁性搅拌子，在70℃下恒温水浴里搅拌1h，得微微黏稠透明的改性脲醛预聚体溶液，迅速冷却到室温待用；
(3)在20g蒸馏水中加入0.4g十二烷基苯磺酸钠白色粉末，玻璃棒搅拌至完全溶解，得到十二烷基苯磺酸钠水溶液作为乳化剂；
(4)在9g水性丙烯酸树脂中加入十二烷基苯磺酸钠水溶液和1.5g光引发剂，投入磁力搅拌子，在1200r/min转速条件下60℃水浴下搅拌乳化30min，得稳定的芯材乳液；
(5)在300r/min转速下将壁材改性脲醛预聚体缓慢滴入到芯材中，逐量加入柠檬酸晶体搅拌至完全溶解后，用ph试纸测试其ph值，调节ph值至2.5～3.0后，缓慢升温到70℃下反应3h。所得产品抽滤并同时加入蒸馏水将其中多余的乳化剂冲洗掉，最后把产物放入烘干箱80℃条件下加热烘干4个小时后，得到的粉末就是所需要的微胶囊。
性能测试
将实施例1-7的微胶囊，以5wt％的添加量分别加入市售普通木质材料表面水性涂料，然后进行光泽度、涂膜耐磨性(gb/t3324-2008)、抗冲击性能、涂层修复效率的测试，并与添加微胶囊前的市售普通木质材料表面水性涂料进行对比，测试结果见下表：