自修复材料在涂料中的应用
15新型功能材料

15新型功能材料随着科技的不断发展和创新,人们对新型功能材料的需求也在不断增加。
新型功能材料是指具备特殊功能和性能的材料,可以应用于不同的领域,如电子、光电、能源、环境等。
在本文中,将介绍15种新型功能材料及其应用。
1.可扩展的导电材料:可扩展的导电材料具有良好的导电性能,并且可以延展到不同的形状和尺寸,常用于电子设备、传感器和柔性电子等领域。
2.吸音材料:吸音材料可以吸收和消除声音,使得空间更加安静和舒适,常见的应用包括噪音控制、音响设备和汽车内饰等。
3.防腐蚀涂层:防腐蚀涂层可以保护金属表面免受腐蚀和氧化的影响,常见的应用包括船舶、桥梁、建筑和汽车等。
5.羟基磷灰石陶瓷:羟基磷灰石陶瓷具有良好的生物相容性和生物活性,可应用于人工关节、骨修复和牙科材料等领域。
6.炭纳米管:炭纳米管是一种具有优异导电性能和机械强度的材料,可应用于电极材料、传感器和催化剂等领域。
7.超疏水材料:超疏水材料具有极高的接触角,能够在水或油滴滴入时形成类似莲叶效应的抗粘性表面,常用于自洁涂层、防污涂层和防水材料等。
8.纳米发电材料:纳米发电材料可通过能量转换过程生成电能,可以应用于微型发电装置和低能量设备,如自动感应照明和无源传感器等。
9.弹性记忆合金:弹性记忆合金具有形状记忆和超弹性的特性,在应力或温度变化时能自动恢复到其原始形状,常用于医疗器械、机械和航空领域。
10.光伏材料:光伏材料是将太阳能转换为电能的材料,常见的光伏材料包括硅、铜铟镓硒等,广泛应用于太阳能电池板和光伏发电设备。
11.纳米吸附剂:纳米吸附剂具有大比表面积和高吸附性能,可应用于气体分离、水处理和环境污染治理等领域。
12.高温超导材料:高温超导材料在低温下具有极低的电阻和能传输更大电流的能力,可应用于磁悬浮列车、磁共振成像和能源输送等。
13.自修复材料:自修复材料可以在受损后自动修复,常用于涂料、塑料和混凝土等,可以降低维护成本和延长材料寿命。
14.纳米传感材料:纳米传感材料具有高灵敏度和选择性,可以检测和测量微小的物理、化学和生物信号,常应用于传感器、生物医学和环境监测等。
橡化沥青非固化防水涂料在地下室外墙防水中的应用

橡化沥青非固化防水涂料在地下室外墙防水中的应用摘要:结合工程施工实例,阐明对橡化沥青非固化防水涂料与聚乙烯纶防水卷材复合在地下室外墙防水施工中的施工方法及注意点。
对该防水材料特性、施工方法、保护层的施工要求均进行了阐述。
关键词:橡化沥青非固化防水涂料;聚乙烯纶;复合防水Abstract:Combined with construction example, elucidation of the vulcanized asphalt non-cure water-proof coating and polyethylene fiber composite waterproof coiled material in the exterior wall of basement waterproof construction in the construction methods and attention points. The waterproof material properties, construction method, protective layer construction requirements are elaborated.Key words:Vulcanized asphalt non-cure water-proof coating; Polyethylene fiber; Composite waterproof1工程概况太仓森茂汽车城一、二期工程项目,位于太仓汽车站北侧,总建筑面积89000m2,其中1#、2#房为框架结构,地下一层连体车库,地上十二层商用,地下一层高5m,地上一层高10m,标准层高6.2m,地下室设计防水等级为二级,需做防水面积9130 m2,原设计为改性沥青防水卷材一道,顶板上有绿化土层1.6m左右;由于工期紧张,并且施工时阴雨天气较多,造成混凝土面潮湿,影响施工质量与进度,经过技术考虑,建议建设方变更防水设计为3厚橡化沥青非固化防水涂料+0.7厚聚乙烯纶防水卷材。
自愈合材料的原理与应用

自愈合材料的原理与应用自愈合材料是一种具有自我修复功能的材料,能够在受到外部损伤后自动修复,恢复原有的性能。
这种材料在材料科学领域具有重要的应用前景,可以广泛应用于建筑、航空航天、汽车、电子等领域。
本文将介绍自愈合材料的原理和应用。
### 原理自愈合材料的原理主要包括微胶囊自愈合、微管道自愈合和自愈合聚合物三种。
1. 微胶囊自愈合微胶囊自愈合是指在材料中加入微小的胶囊,这些胶囊内部装有修复剂。
当材料受到损伤时,胶囊会破裂释放修复剂,修复剂与环境中的其他物质反应形成固体,填补损伤部位,实现自我修复的功能。
2. 微管道自愈合微管道自愈合是通过在材料中引入微小的管道,当材料受到损伤时,管道内的修复剂会被释放到损伤部位,与环境中的其他物质反应形成固体,实现自我修复的功能。
3. 自愈合聚合物自愈合聚合物是一种特殊的聚合物材料,具有自我修复的功能。
当这种材料受到损伤时,聚合物链会重新排列,填补损伤部位,恢复原有的性能。
### 应用自愈合材料在各个领域都有着广泛的应用,以下是几个典型的应用领域:1. 建筑领域在建筑领域,自愈合材料可以用于混凝土结构的修复。
当混凝土结构受到裂缝损伤时,自愈合材料可以填补裂缝,恢复结构的完整性,延长结构的使用寿命。
2. 航空航天领域在航空航天领域,自愈合材料可以用于飞机和航天器的结构材料。
当飞机或航天器受到外部碰撞或高温损伤时,自愈合材料可以自动修复损伤,确保飞行器的安全性能。
3. 汽车领域在汽车领域,自愈合材料可以用于汽车车身的材料。
当汽车车身受到刮擦或碰撞损伤时,自愈合材料可以自动修复损伤,保持车身的外观美观和结构完整。
4. 电子领域在电子领域,自愈合材料可以用于电子产品的外壳材料。
当电子产品外壳受到划伤或磕碰时,自愈合材料可以自动修复损伤,保护电子产品内部的电路和元器件不受损坏。
### 结语自愈合材料作为一种具有自我修复功能的材料,在各个领域都有着重要的应用前景。
通过不断的研究和创新,相信自愈合材料将会在未来发展中发挥越来越重要的作用,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
自修复材料

自修复材料
自修复材料是指在受到外界的损伤后,能够自行修复并恢复原有性能的材料。
传统材料在遭受损伤后需要进行手工修复或者更换,但是自修复材料具有自我修复功能,可以自行恢复受损部位,提高材料的使用寿命和可靠性。
自修复材料的原理主要有两种:一种是微胶囊自修复技术,另一种是微管道自修复技术。
微胶囊自修复技术是指将微小的胶囊嵌入材料中,胶囊内部填充有修复剂。
当材料受损时,胶囊会破裂释放修复剂,修复剂与周围的环境反应生成固态物质,填补受损部分。
这种技术可以广泛应用于各种材料中,如陶瓷、金属、聚合物等。
修复过程只需数分钟到数小时,相对于传统的手工修复速度更快,且能够提供更好的修复效果。
微管道自修复技术是指在材料中嵌入微小的管道,这些管道能够传输修复剂。
当受损时,管道中的修复剂会自动流向损伤部位,填补缺陷。
微管道自修复技术的修复速度更快,可以在几秒钟内完成修复。
此外,这种技术还可以实现多次修复,当受损后,管道会再次自动传输修复剂进行修复,有效延长了材料的使用寿命。
自修复材料的应用领域非常广泛。
在建筑领域,可以将自修复材料应用于混凝土结构中,提高结构的耐久性和抗裂能力,减少维修和维护的成本。
在航空航天领域,自修复材料可以应用于飞机和火箭的结构材料中,提高其抗疲劳和抗冲击性能,从
而提高安全性和可靠性。
此外,自修复材料还可以应用于电子设备、汽车、医疗器械等领域,提高产品的使用寿命和稳定性。
总之,自修复材料具有很大的应用潜力,可以有效延长材料的使用寿命,降低维修成本,提高产品的可靠性和稳定性。
随着科技的进步和研究的深入,相信自修复材料会在未来得到更广泛的应用。
智能自预警与自修复涂层材料的制备及性能

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自修复涂层材料
指在外部刺激下,能够自 主识别、修复或减轻损伤 的涂层材料。
损伤自修复机制
基于材料内部的自修复能 力,通过识别损伤、传递 修复信号、实现自我修复 的过程。
智能材料
自修复涂层材料属于智能 材料的一种,具有感知、 响应和自适应等特性。
自修复涂层材料的制备技术
微胶囊技术
将修复剂封装在微小胶囊中, 涂层受到损伤时,胶囊破裂释 放修复剂,实现自修复功能。
通过实验测试和评估涂层 材料的各项性能指标,如 耐腐蚀性、耐磨性、自修 复能力等。
研究方法与实验设计
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研究方法:本研究将采 用实验研究的方法,通 过制备不同组分的涂层 材料,对其各项性能指 标进行测试和评估。同 时,将采用理论分析和 数值模拟等方法,对涂 层材料的自诊断和自修 复机制进行研究。
智能自预警与自修复涂层材 料的制备及性能
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目录
• 引言 • 智能自预警涂层材料的制备 • 智能自修复涂层材料的制备 • 智能自预警与自修复涂层材料
的性能研究 • 结论与展望
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引言
研究背景与意义
智能材料的应用前景
智能材料在各领域具有广泛的应用前景,如航空航天、能 源、建筑等。智能涂层材料在设备维护、安全监测和防腐 蚀等领域具有重要意义。
实验设计:本研究将分 为以下几个实验步骤展 开
涂层材料的制备:通过 热喷涂、冷喷涂等方法 制备不同组分的涂层材 料,并对其厚度、致密 度等参数进行控制。
涂层材料的性能测试: 通过电化学实验、耐磨 性实验、耐腐蚀性实验 等手段,对涂层材料的 各项性能指标进行测试 和评估。
智能材料有哪些及应用

智能材料有哪些及应用智能材料是一类具有自响应、自感知和自调节能力的材料。
它们能够根据外界环境的变化,改变自身的性质和形态,实现某种特定的功能。
智能材料的应用非常广泛,涵盖了多个领域。
一、形状记忆材料(Shape Memory Materials):形状记忆材料是一种能够在外部刺激作用下改变自身形状,并且能够恢复到初始形状的材料。
该类材料主要包括两种类型:一种是单向形状记忆材料,它只能在一个特定的温度范围内发生形状改变;另一种是双向(多向)形状记忆材料,它可以在不同的温度范围内发生形状改变。
形状记忆材料的应用包括潜艇舵翼、医疗器械、飞机机翼表面和建筑结构等。
二、智能涂料(Smart Coatings):智能涂料指的是具有自我修复、防污、防腐蚀和环保等功能的涂料。
智能涂料能够根据外界环境的变化,改变其表面特性以达到一种特定的功能。
智能涂料的应用广泛,例如自我修复涂料可以应用在汽车漆面修复、船体表面防腐等领域。
三、压电材料(Piezoelectric Materials):压电材料是一种具有压电效应的材料,即当外力作用于该材料时,会在其内部产生电荷,从而产生电势差。
压电材料广泛应用于声、光、电、热转换和传感器等领域。
例如应用在医学领域的超声波传感器、压电陶瓷维修剂等。
四、磁致伸缩材料(Magnetostrictive Materials):磁致伸缩材料是在外磁场作用下,能够发生形变的材料。
通过改变外磁场的强度和方向,可以控制材料的形变。
磁致伸缩材料的应用领域包括电磁换能器、声学器件、传感器、振动控制和精密仪器等。
五、光敏材料(Photosensitive Materials):光敏材料是指能够对光信号进行感应和响应的材料。
光敏材料的特点是在光照射下,其电、磁、光、热等性质会发生变化。
光敏材料广泛应用于成像、激光技术、显示器件、光敏电导等领域。
六、电致变色材料(Electrochromic Materials):电致变色材料是一种可以通过外加电压改变其颜色的材料。
自修复聚合物材料分类

自修复聚合物材料分类聚合物材料因其轻质、耐磨、强度高等特点在各个领域得到了广泛应用。
而近年来,为了进一步提升聚合物材料的性能,研究者们开始关注聚合物材料的自我修复能力。
所谓自我修复,就是指材料在受到外部环境或载荷作用后,能够自愈合、自修复损伤的能力。
这种材料不仅提高了聚合物材料的实用价值,也拓展了聚合物材料的应用前景。
为了更好地研究聚合物材料的自我修复性能,研究者们将聚合物材料分为以下几种类型:1.传统聚合物材料传统聚合物材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)等。
这些材料在应用过程中,一旦受到热、冲击、摩擦等外力作用,就会发生变形、断裂等损伤。
虽然这些材料也具有自我修复能力,但由于其分子结构的限制,导致其自我修复能力较弱。
2.具有自我修复能力的聚合物材料具有自我修复能力的聚合物材料主要包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚邻苯二甲酸乙二酯(PLA)、聚丙烯酸酯等。
这些材料在受到外部环境或载荷作用后,能够快速恢复原状,具有很好的自我修复性能。
3.自修复聚合物材料自修复聚合物材料是指具有自我修复能力和自愈合能力的聚合物材料。
这类材料主要包括聚对苯二甲酸乙二酯自愈合(PET-self-healing,PET-SH)系列、聚邻苯二甲酸乙二酯自愈合(PLA-self-healing,PLA-SH)系列和聚丙烯酸酯自愈合(PAPI-self-healing,PAPI-SH)系列等。
自修复聚合物材料具有较高的力学性能和良好的生物相容性,因此具有广泛的应用前景。
例如,在汽车行业,可以利用聚对苯二甲酸乙二酯自愈合材料实现汽车零部件的自我修复和自愈合,提高汽车性能和安全性。
此外,在建筑、医疗器械等领域,也可以利用自修复聚合物材料实现快速自愈合、自修复,提高材料的性能和稳定性。
总之,自修复聚合物材料具有较高的性能和应用前景。
随着研究的深入,未来将会有更多具有自我修复能力的聚合物材料问世,为各个领域带来更加广泛、重要的应用价值。
纳米材料在涂料中的应用前景

纳米材料在涂料中的应用前景涂料作为一种广泛应用于建筑、汽车、工业等领域的防护和装饰材料,其性能的提升一直是行业关注的焦点。
近年来,纳米材料的出现为涂料的发展带来了新的机遇。
纳米材料具有独特的物理、化学和光学特性,将其应用于涂料中,可以显著改善涂料的性能,为涂料行业带来了广阔的应用前景。
一、纳米材料的特性纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100纳米)的材料。
由于其尺寸极小,纳米材料展现出了与传统宏观材料截然不同的特性。
1、表面效应纳米材料的比表面积巨大,表面原子所占比例高,导致表面能和表面张力增大。
这使得纳米材料具有很高的化学活性,容易与其他物质发生反应。
2、小尺寸效应当材料尺寸减小到纳米级别时,其物理性质会发生显著变化。
例如,纳米粒子的熔点、磁性、光学性能等都会与宏观材料有所不同。
3、量子尺寸效应在纳米尺度下,电子的能级由连续变为离散,导致能隙变宽,从而使纳米材料表现出独特的光学、电学和磁学性质。
4、宏观量子隧道效应微观粒子具有穿越势垒的能力,这一现象在纳米材料中表现得尤为明显。
二、纳米材料在涂料中的应用1、改善涂料的耐候性纳米二氧化钛、纳米氧化锌等具有良好的紫外线吸收能力,可以有效地减少紫外线对涂料的破坏,提高涂料的耐候性,延长涂层的使用寿命。
2、增强涂料的耐腐蚀性纳米粒子可以填充涂层中的微小孔隙和缺陷,形成更加致密的防护层,阻止腐蚀介质的渗透,从而提高涂料的耐腐蚀性能。
3、提高涂料的硬度和耐磨性纳米氧化铝、纳米碳化硅等硬度较高的纳米材料添加到涂料中,可以显著提高涂层的硬度和耐磨性,使其能够更好地承受摩擦和磨损。
4、赋予涂料自清洁功能纳米二氧化钛具有光催化性能,在光照条件下能够分解有机物,使涂层表面具有自清洁效果,减少污垢和污染物的附着。
5、改善涂料的抗菌性能纳米银、纳米氧化锌等具有抗菌作用的纳米材料可以添加到涂料中,使涂层具有抑制细菌和霉菌生长的能力,适用于医疗、食品等对卫生要求较高的场所。
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目录1. 研究背景 (1)2. 自修复材料的分类 (1)3. 自修复微胶囊 (1)3.1. 微胶囊的概念 (1)3.2. 自修复微胶囊修复机理 (2)3.3. 自修复微胶囊在各领域的应用 (3)4. 自修复微胶囊在金属防腐涂料中的应用 (4)4.1自修复涂料的基本要求 (4)4.2 金属防腐涂料的选择 (5)4.3微胶囊对自修复金属防腐涂层的耐腐蚀性能的影响 (5)4.3.1 微胶囊芯壁比对自修复金属防腐涂层的耐腐蚀性能的影响 (5)4.3.2 微胶囊用量对自修复金属防腐涂层的耐腐蚀性能的影响 (5)4.4 前人研究成果 (5)5. 结束 (7)参考文献 (9)自修复微胶囊在金属防腐涂料中的应用1. 研究背景材料在使用过程中不可避免地会产生局部损伤和微裂纹,并由此引发宏观裂缝而发生断裂,影响材料正常使用和缩短使用寿命[1]。
裂纹的早期修复,特别是自修复是一个现实而重要的问题。
自修复材料是智能材料的一个重要分支,在无外界作用条件下,材料本身能对内部缺陷进行自我恢复[2]。
金属的腐蚀是金属受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象。
金属腐蚀遍及国民经济各个领域,给国民经济带来了巨大的损失长期以来,人们一直采用多种技术对金属加以保护,其中最有效、最经济的方法之一是在金属表面涂敷防腐涂层,以隔绝腐蚀介质与金属底材。
但涂料在其使用过程中会因环境或力学性能等因素的变化产生微裂纹,并且由于暴露于大气中,微裂纹会逐渐蔓延、扩张,从而加速了金属与涂料界面上涂料的剥离和分层[3],减少涂料的使用寿命和防腐能力,同时也影响了金属的使用。
涂料可看作是由粘合剂与颜料所组成的一类特殊的复合材料,因此复合材料裂纹自修复技术同样可以应用于涂料领域,延长涂料的耐久性。
2. 自修复材料的分类自修复材料按机理可分为两大类:一类主要是通过加热等方式向体系提供能量,使其发生结晶[4,5]、在表面成膜[6-8]或产生交联[9,10]等作用实现修复;另一类主要是通过在材料内部分散或复合一些功能性物质来实现的,这些功能性物质主要是装有化学物质的纤维[11-17]或胶囊。
本文主要研究微胶囊型自修复材料,即通过在金属防腐涂料中添加微胶囊,使涂层具有自修复功能。
3. 自修复微胶囊3.1. 微胶囊的概念微胶囊是通过成膜材料包覆分散性的固体、液体或气体而形成的具有核-壳结构的微小容器[18],通常将成膜材料形成的包覆膜称为壁材或囊壁(一般由天然的或合成的高分子材料形成),成膜材料内部被包覆的物质称为芯材或囊芯。
微胶囊大小和形状,随着制备工艺的不同而在很大范围内变化。
微胶囊大小通常在2-1000μm范围内,直径小于1μm的胶囊称为纳米胶囊,直径大于1000μm的胶囊称为大胶囊。
囊壁厚度在0.2-10μm不等,囊芯在微胶囊总质量中所占的比例也在20-95%范围内变化[19]。
微胶囊是由被包裹材料和包裹材料组成的。
包于内部的材料一般称为活性物、活性剂、芯材料、内相、核、有效载荷或填充物。
包囊材料通常称作壁、载体、壳、涂层或膜,它可以是有机聚合物、水溶胶、糖、蜡、脂肪、金属或无机氧化物等。
微胶囊的基本组成见图3-1 所示[20],通常分为单核、多核以及多壁微胶囊。
图3-1 微胶囊的组成Fig. 3-1 Component of microcapsulesa) Single core, b) Multicore, c) Double wall3.2. 自修复微胶囊修复机理美国White 教授模仿生物自修复过程,发明了一种基于微胶囊技术的完全自主修复方法[21]。
用于自修复的微胶囊在正常情况下保持稳定,只有在受外力作用下,壁材破裂才能释放出芯材。
自修复微胶囊的机理如图3-2 所示。
将催化剂与包覆有修复剂的微胶囊分散于含有固化剂的环氧树脂基聚合物中,当材料受损产生裂纹时,伸展的裂纹可致微胶囊破裂,包覆在微胶囊内的修复液释放,与埋藏在基体材料中催化剂接触后发生聚合反应,将裂纹两面粘结,从而阻止裂纹进一步扩展。
图3-2 自修复机理图Fig.3-2 The autonomic healing concept3.3. 自修复微胶囊在各领域的应用微胶囊技术的研究开始于20 世纪30 年代,到了40 年代末期美国人采用物理方法(空气悬浮法)制备了微胶囊并成功用于药物方面。
1954 年,美国国家现金出纳公司研究者用相分离复合凝聚法制备了含油明胶微胶囊,并用于制备无碳复写纸,从此开创了微胶囊在商业领域上的应用。
到了90 年代微胶囊技术得到了更大的发展,微胶囊作为高新技术已开始向实用化迈步,其应用也从无碳复写纸和药物包覆扩展到了食品、涂料、农药、纺织、染料等多种领域。
在最近的几十年里,微胶囊作为一种功能材料更是被广泛的研究,并且逐渐在电子、材料等高技术领域中获得应用[22]。
本文主要综述了自修复微胶囊在涂料中的应用。
4. 自修复微胶囊在金属防腐涂料中的应用4.1自修复涂料的基本要求自修复涂料20世纪90年代提出来的一种可称为智能涂料的名称,常指涂层遭到破坏后具有自修复功能,或者在一定条件下具有自修复功能的有机聚合物涂料。
涂膜受到机械损坏与化学损坏的结果,基本上可有如图4-1所示的几种情况:A—涂膜表面损坏(如划痕);B—到达底材金属表面的缝隙;C—大面积起层;D—局部起层;E—脱色;F—微裂纹图4-1 涂膜受损的几种情况示意图要对这些不同情况下的损坏具备有自修复功能,对于涂料的设计无疑提出了新的要求。
由于受损的条件和原理不尽相同,因此对涂料产品的研制与开发是一个挑战。
为满足自修复功能,涂料和修复过程需具备以下的基本条件与要求:(1)涂料本体中需含有流动相物质(修复试剂),在修复过程中能释放出来,而且修复试剂只有当涂膜受到损坏时或需要时才能释放出来。
(2)某些损坏如裂缝、划痕等修复时,为有助于填入新的物质,往往要依赖外部一些修复试剂(例如湿气、氧气等)。
(3)修复过程在无荷载条件下需要一定的时间。
(4)为了有助于涂膜中修复试剂的释放速度和释放量,以及缩短修复时间,往往需要施加外部的能量,如:局部加热、紫外光或高速动能冲击等。
(5)还需要损坏原因的测试手段与启动修复的活化方法。
4.2 金属防腐涂料的选择金属防腐涂料按成膜物质分主要有环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、氨基树脂涂料、过氯乙烯树脂涂料、有机氟涂料、酚醛树脂涂料等。
制备自修复防腐涂料时,应结合不同的基材及环境,选择合适的防腐涂料;同时,还必须考虑到微胶囊与防腐涂料的相容性。
4.3微胶囊对自修复金属防腐涂层的耐腐蚀性能的影响4.3.1 微胶囊芯壁比对自修复金属防腐涂层的耐腐蚀性能的影响芯壁比对微胶囊的包封率和平均粒径有重要影响,因而影响自修复金属防腐涂层的耐腐蚀性能。
当芯壁比较低(如1:1 时),由于涂层中微胶囊的包封率较低,微胶囊破裂后释放出的修复剂量较少,对裂纹的修复较弱;但当芯壁比过高(如3:1 时),由于微胶囊的粒径相对较大,微胶囊的加入降低涂层与金属底材之间的附着力,导致涂层在较短时间内开始剥离金属底材。
因此,适当的芯壁比对有益于提高自修复防腐涂料的性能。
4.3.2 微胶囊用量对自修复金属防腐涂层的耐腐蚀性能的影响微胶囊用量也是影响自修复金属防腐涂料耐腐蚀性能的重要因素之一。
微胶囊用量太少,修复效果不明显,随着微胶囊用量的增加,在相同时间内,相同裂纹区微胶囊破裂时释放出来的修复剂增加,聚合反应生成的交联聚合物增多,涂料的耐腐蚀性能增强。
微胶囊用量过多,会影响涂料本身的机械性能。
当涂层出现裂纹后,涂层的机械性能下降,受到外界环境的影响,裂纹逐渐延伸扩展使金属底材暴露于空气的氧气和水汽中而被腐蚀。
因此及时修复裂纹有助于有效的阻止金属腐蚀。
4.4 前人研究成果徐炽焕[23]等研制的自修复涂料系统含有许多特点,硅氧烷单体自修复剂HOPDMA-PDES 按相分离分散在介质中,而同时催化剂在微胶束中,HOPDMA 与PDES 不会发生反应,只有当催化剂从微胶束中破壳而出与自修复剂完全混合并固化后,自修复剂才完成任务。
桂泰江[24]等介绍了自修复技术,讨论了目前研究最多的微胶囊技术及在涂料中的应用。
他们发现,将自修复方法应用到防腐涂层材料中,可以延长涂层的使用寿命,实现对基材的长效防腐保护。
并且,将微胶囊应用到涂料中,除了要选择合适的原材料外,还要考虑微胶囊的添加方式,保证微胶囊的加入不会对涂层本身的性能造成影响。
直接将微胶囊添加在涂料中然后施工,由于微胶囊直接与底材接触,可能会影响涂层的附着力,而且采用高压喷涂时由于压力较大,可能会造成微胶囊的破裂,影响涂层的性能。
较好的方式是先在底材上涂一层底漆,然后添加一层微胶囊,再喷涂底漆和面漆,形成“三明治”的结构,这样不但可以保持微胶囊的完整性,而且还可以增加涂层的韧性,在涂层内部出现损伤时,起到很好的自修复功能。
但是,各层之间施工的时间间隔会对涂层的性能产生影响,需要加以平衡。
试验证明,较佳的方式是在微胶囊添加10-20min 后再涂底漆和面漆[25]。
杨培源等[26]采用原位聚合法成功合成了一种脲醛树脂(UF)包覆环氧树脂体系微胶囊应用于船舶自防腐涂料。
由于E-44 环氧树脂在常温下为粘稠液体,要在不降低环氧树脂的物理性质和力学性能上适当降低其黏度,选用501 为活性稀释剂。
合成的微胶囊形状基本呈球形,粒径分布均匀,平均粒径为100μm,胶囊表面粗糙致密,粗糙表面主要由纳米微胶囊沉积而成,粗糙度的表面有利于增加微胶囊与基材的接触面积,改善微胶囊与基体的界面粘结力,从而提高自修复材料的修复效率,因此能更好地发挥自修复涂层的性能。
Suryanarayana 等[27]采用原位聚合法将亚麻籽油液滴封装在UF壁材内。
亚麻籽油中富含不饱和酯(油酸,亚油酸,和α-亚麻酸),当暴露于空气中易于与氧发生聚合反应,使材料硬化,表观上体现为“干燥”。
对所制备的微胶囊的性能进行分析表征。
结果表明,芯材成功包覆在胶囊内,在250rpm 转速下获得的微胶囊芯材含量最大,此时微胶囊壁厚为0.2μm,表面粗糙,芯材含量为80%,微胶囊粒径分布在5-100μm 范围内,其中绝大多数粒径在50μm 左右,有利于其应用于涂料中。
将自修复涂料样品与空白样品(不含微胶囊)进行盐雾试验,发现自修复涂层在放置72h 后仍具有明显的耐腐性,而空白样品在放置48h 后表面开始出现腐蚀现象。
Samadzadeh 等[28]采用原位聚合法将桐油包覆在UF 壁材中。
将所制备的自修复涂料样品进行粘结力测试并与空白样品进行电化学阻抗谱测试(EIS)对比实验。
实验结果表明空白样品的耐腐性能在EIS 测试的最后一天几乎完全丧失,而自修复涂料样品的耐腐性能虽然在测试数天后有所降低,但在保存期内其主要的防腐性能仍然较强。