【摘要】：涂料廣泛的應用在建筑、家具、大型工業(yè)器材、汽車等領域。但是,在使用過程中由于外界應力的作用,涂層的微觀結構容易發(fā)生變化,從而產(chǎn)生不同尺寸的微裂紋。如果沒有在規(guī)定的時間內(nèi)進行修補,應力長時間作用下,將會讓裂紋呈現(xiàn)擴展和蔓延的趨勢。最終導致涂層開裂、脫落,嚴重的影響了涂層的抗腐蝕、絕緣和裝飾等效果。現(xiàn)存的技術對材料有損傷的涂層的修復只能采取鏟除重新噴涂的方法。因此,為了克服上述困境,國內(nèi)以及國際上興起了涂層自修復技術的研究。其中,微膠囊技術操作簡單、成本低廉、對涂層應用效果較佳。本文制備了新型微膠囊,并對其在自修復涂層中的應用效果進行了研究。本文的芯材為甲苯二異氰酸酯(TDI),其壁材原料為二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和聚乙二醇(PEG),采用界面聚合法合成了聚氨酯包覆異氰酸酯的自修復微膠囊。研究了反應溫度、乳化時間、攪拌速率等反應條件對微膠囊性能的影響,從而得出最佳的微膠囊合成工藝條件。利用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、光學顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析儀(TGA)和Nano Measurer 1.2版粒徑分布計算軟件分別對微膠囊的結構、形貌、熱穩(wěn)定性以及平均粒徑和粒徑分布進行了測試與表征。實驗結果表明,采用界面聚合法成功制備出了以聚氨酯為壁材,以甲苯二異氰酸酯(TDI)為芯材的微膠囊,其最佳工藝參數(shù)為:乳化劑OP-10、攪拌速率300r/min,反應溫度35~oC,芯壁比1:0.8,乳化時間20min,反應時間3.0h,乳化劑用量12%。在此條件下,制得的微膠囊為規(guī)則球形,粒徑分布均勻,表面光滑致密、在涂層中分散性良好,同時產(chǎn)率和包覆率也均達到最大值,熱穩(wěn)定性良好,微膠囊的分布范圍在優(yōu)化后明顯變窄,平均粒徑也從31.81μm減小到20.14μm。將最佳工藝參數(shù)條件下合成的微膠囊均勻混入聚氨酯涂料中制成自修復涂層,隨后將其按照要求涂刷于金屬表面,研究了微膠囊含量對自修復涂層的力學性能、耐腐蝕性能以及自修復性能的影響,并利用光學顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)初步表征了涂層的自修復效果。實驗結果發(fā)現(xiàn),涂層中微膠囊分散良好,且人為劃出劃痕時可在劃痕處看到有明亮的液體存在,說明微膠囊包覆的修復劑釋放了出來;另外,微膠囊的添加量為10%~15%時,涂層的力學性能較好;而用量為15%時,則涂層的耐腐蝕性能最好,自修復性能最佳。
【圖文】：

第 1 章 緒 論一般情形下，，芯材為液態(tài)或氣態(tài)材料時，制作出來的微型膠囊更多呈現(xiàn)出球形。但是，如果我們把固態(tài)的囊芯材料當做原料時，制作出來的微型膠囊則與固態(tài)顆粒的形狀相同，比如豇豆狀、谷粒狀及無定形顆粒等結構，圖 1-2 給出了部分固態(tài)芯材的結構示意圖[14]。

而原位聚合和界面聚合兩種方法因其壁材不高，工藝簡便、易操作，因此，更適合用于自修合成方法做具體介紹。法料的溶液中混入芯材并使其分散均勻形成乳化液滴成的液滴表面發(fā)生聚合反應從而生成微膠囊，這種合法又分為界面加成聚合和界面縮合聚合。先在溶有用于形成壁材的單體反應物 A 的溶液中將連續(xù)相中，與此同時，適量的乳化劑也需要加入其化液，緊接著將第二聚合反應單體 B 加入到連續(xù)相機械攪拌的作用下，從兩相內(nèi)部緩慢向乳狀液液滴發(fā)生聚合反應，生成聚合物[25]，從而對囊芯進行包。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4

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本文編號：2617870