自修复涂料的功能以及配方研制钻研

By | 2020年7月28日

建材网徐炽焕
  
  (上海市徐汇区东安路东安一村45号,上海200035)
  
  摘要:本文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。
  
  关键词:自修复;涂料;硅氧烷
  
  中图分类号:TQ637文献标识码:B文章编号:1007-9548(2011)12-0021-04
  
  0·引言
  
  自修复涂料是一种有自动愈合能力的新型涂料,近十多年发展很快。它一方面可及时与周围环境隔离开来,防止进一步扩大受创伤的范围,特别在极端腐蚀的情况下,避免重大泄漏而造成严重环境污染的事故发生。它又能及时自动修复被划伤、擦伤或受损的表面,保持其表面高装饰性的美观与光泽,从而延长涂膜的使用寿命。从经济意义上讲也是很大的,这正是用户与供应商长期以来所追求的目标。
  
  据报导[1-2],2001年以来,全世界每年用于防腐蚀的费用约有3000亿美元。按一个国家每年的GDP值来算,占该国GDP值的2%~5%,这个数字使人感到十分震惊,深深感到涂料行业工作者的重担在身。以美国的伊利诺斯州大学为例,2001年,White等进一步证实了这种新型涂料的修复功能,继之有不少研发论文发表。如有微/纳米胶囊法、可逆化学法、微脉管网络法、纳米粒子相分离法、聚离聚物法、中空纤维(管)法及单体相分离法等报道,这些方法中以微胶囊与原位聚合法较为简单并容易放大实现商业化生产。这种经Whitre等[3]提出的自动修复功能概念见图1。图中A发生损害(外力)处而形成裂缝;B裂缝遇到微/纳米胶囊继续开裂,经过毛细管作用在开裂面上释放出自愈剂;C自愈剂与催化剂接触,引发键的聚合或使裂缝面的愈合。
  
  较近研究指出,先前所采用的化学体系所具有的某些缺陷,易于与聚合物基材或与空气发生副反应,即不稳定性。目前,SHCho等[4]已用锡催化剂来缩聚相分离的羟基化聚二甲基硅氧烷(HOPDMS)及聚二乙氧基硅氧烷(PDES)的液滴。锡催化剂(DBTL)被包裹在聚氨基甲酸乙酯的微胶囊之内并嵌入在乙烯酯的基材里。当微胶囊遭到机械力的损坏时,锡催化剂就释放出来。他们认为这种自修复剂较以前各种自修复剂有不少优点,如1)在雨天或潮湿环境下,能保持有较好的自愈的化学性;2)在升高温度(>100℃)时,仍能保持其自愈的化学性;3)其配方的组成来源较广,可用性较强,且价格较低;4)可同聚合物基材进行简单的混合。

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  图1自动修复功能的概念

  1·试验部分
  
  1.1聚二甲基硅氧(烷)自修复的化学反应机理

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