光引发聚氨酯微胶囊的制备及涂层自修复性能

以聚氨酯丙烯酸酯RJ423、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、光引发剂1173为芯材,以六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI三聚体)和聚乙二醇(PEG2000)为单体合成聚氨酯壁材,采用界面聚合法制备了光引发聚氨酯自修复微胶囊。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG)、激光粒度分析仪以及万能拉伸试验机分别对微胶囊的结构形貌、热稳定性、粒径分布及涂层力学性能进行了测试与表征。结果表明,当芯壁比1∶1.5,乳化剂浓度1%,均化速度8000r/min,制备的微胶囊为规则的球形,且表面形貌规整,产率和包覆率分别达到52.14%、48.36%。且微胶囊均匀地分在在乳胶膜中并具有良好的自修复性能,并且在微胶囊含量为4%时乳胶膜的力学性能和自修复性能最佳。     

微胶囊埋植型自修复涂层研究进展

微胶囊埋植型自修复涂层是自修复复合材料的研究热点之一,它是模拟生物体损伤自愈合的原理,实现对涂层微裂纹、划痕等缺陷的自我修复,可有效提升涂层的耐蚀性能和使用寿命。从修复机理进行分类,微胶囊埋植型自修复涂层可分为腐蚀抑制型和反应修复型。腐蚀抑制型是通过微胶囊释放缓蚀剂延缓基体的腐蚀进程,反应修复型则是通过微胶囊释放的修复剂实现对涂层损坏处的修补。系统地回顾了微胶囊埋植型自修复涂层的典型研究成果和近期动态,详细阐述了自修复涂层的设计和修复机制,着重对不同涂层修复体系的优缺点和适用范围进行了讨论。最后,根据微胶囊埋植型自修复涂层的研究现状,提出了该领域存在的缺陷以及未来的发展方向。     

自修复弹性体的研究进展EI北大核心CSCD

高分子弹性体应用于工程领域中,由于其长期受到静态或动态拉伸、挤压、剪切、扭转等机械作用,使得弹性体内部容易产生微裂纹,这些裂纹不断增长和扩大后,将导致弹性体失效甚至完全破坏。采用自修复技术是减少弹性体等高分子材料早期破坏,提高弹性体寿命的有效方法。近年来,高分子材料的自修复研究由复合材料延伸到弹性体,文中主要综述了基于超分子的自修复弹性体、基于微胶囊的自修复弹性体及其它自修复弹性体的结构、性能、自修复机理和修复效率等。     

光引发自修复聚合物材料研究进展EI北大核心CSCD

综述了近几年来光引发自修复聚合物材料的研究进展。根据自修复机理的不同,光引发自修复方法可分为基于光交联反应的自修复、光置换反应自修复和光致超分子反应自修复。文中重点论述这3种自修复方法中涉及的材料的设计、光引发机制和自修复机理,并对光引发自修复聚合物材料的发展前景进行了展望。     

自修复型端羟基聚丁二烯粘合剂体系的制备及性能EI北大核心CSCD

针对含能材料自修复特性需求,设计合成了2种新型化合物——端呋喃甲酯基聚丁二烯(FTPB)和三呋喃甲酯基丙烷(TFP),并进行结构表征。再以FTPB为主链、N,N'-(1,3-亚苯基)二马来酰亚胺(PDMI)为固化剂、TFP为扩链剂固化形成Diels-Alder反应体系,得到具有自修复能力和一定力学强度的粘合剂体系。利用红外光谱表征了粘合剂体系固化过程,通过特征基团峰值变化表明固化过程中Diels-Alder正反应的进行;拉伸测试和扫描电子显微镜表征了胶片的力学性能和自修复性能,结果表明在胶片产生微裂纹后能够通过热可逆过程完成修复,且测得扩链剂最佳加入量为10%的胶片拉伸强度达到1.76 MPa,修复效率为88%。     

界面聚合法制备异氰酸酯型微胶囊及其性能EI北大核心CSCD

针对异氰酸酯型自修复微胶囊包封率较低、制备过程难以控制等问题,提出以聚氨酯预聚物为壁材原料,采用界面聚合法制备出微胶囊。以聚氨酯预聚物(拜尔L-75)与1,4-丁二醇(BDO)反应产物为壁材,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为芯材,油相中L-75的异氰酸酯(-NCO)官能团与水相中扩链剂BDO的羟基(-OH)在界面处发生逐步聚合反应,生成聚氨酯膜,IPDI被聚氨酯膜成功包封形成微胶囊。讨论了BDO加入量,乳化剂阿拉伯胶(GA)用量对微胶囊结构、形貌及性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱表征了微胶囊的化学结构;采用光学显微镜研究了微胶囊形貌、大小分布;热重分析仪分析了微胶囊囊芯含量。结果表明,在50℃下,扩链剂BDO质量分数为11.7%,GA质量分数为17.4%,IPDI质量分数为67%,搅拌速度为600 r/min,所制备的异氰酸酯微胶囊囊心质量分数为55.69%,包封率达到83%。     

溶剂微胶囊/环氧树脂复合材料的自修复性能

通过手动修复实验验证了多种溶剂的修复效果,选择可以包裹在微胶囊中的苯乙酸乙酯作为修复剂。采用一步原位聚合法,制备了包裹苯乙酸乙酯的微胶囊,并对微胶囊的表面形貌进行表征与分析。采用手动修复实验,研究了修复时间和修复剂量对修复效果的影响,并将微胶囊加入到环氧树脂基体中实现了材料的原位自修复。研究结果表明,修复时间为24 h,修复剂量为5μL时,手动修复效果可达到最佳。当微胶囊质量分数为5%时,最大修复效率为98%。微胶囊/环氧树脂复合材料具有多次自修复能力。形貌观察结果表明,裂纹在溶剂的溶胀作用下发生了完全修复。     

酰腙键聚氨酯凝胶的合成及自修复性能EI北大核心CSCD

以对羟基苯甲醛与己二酸二酰肼为原料制备出含酰腙键的两羟基化合物PA,PA溶于二甲基亚砜中与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体反应得到含酰腙键的聚氨酯凝胶。研究了该凝胶的溶胀行为、流变学特征、在酸或苯胺条件下的可逆反应及自修复性能。结果表明,制备的凝胶在酸或苯胺的环境下通过加热表现出明显的流体性质,且可发生逆反应而使凝胶分解;凝胶在酸或苯胺条件下通过加热可实现修复,且在酸性条件下的自修复效率远大于在苯胺条件下的自修复效率;凝胶在酸性条件下,80℃加热6h后自修复效率可达到89.47%。     

可拉伸环氧聚合物的制备与修复性能EI北大核心CSCD

采用不同摩尔比的辛二醇缩水甘油醚(OCG)和含呋喃-马来酰亚胺可逆共价键的环氧缩水甘油醚(FDB)的单体混合物与等当量的聚醚胺(D230)制备了一系列含有可逆共价键的环氧聚合物材料。通过红外光谱、差示扫描量热、热分析、扫描电镜、力学性能测试和光学显微观察等研究了OCG/FDB摩尔比对环氧聚合物热性能、力学性能和修复性能的影响。结果表明,环氧聚合物的玻璃化转变温度随着OCG/FDB摩尔比的增加而降低,拉伸模量、断裂伸长率和低温(70℃)修复率出现先升高后降低的趋势;当n(OCG)/n(FDB)=1.5时,拉伸模量达到(9.57±0.12)MPa,断裂伸长率达到315.8%±3.9%,修复率达到78.86%±6.17%。所制备的环氧聚合物同时具有较高的拉伸性能和较好的修复性能。     

光引发自修复微胶囊的制备及涂层自修复性能

以光固化树脂脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和光引发剂为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备了可用于光引发自修复的微胶囊。通过红外光谱、扫描电镜观察了微胶囊的形态及结构,采用光学显微镜、激光粒度分析仪、热重分析仪对自修复微胶囊的粒径、热稳定性及修复效果进行了表征。结果表明,芯材被成功包覆在微胶囊中,微胶囊合成的优化转速为500 r/min,在此转速下,微胶囊的平均粒径为101.9μm,包覆率为51.46%,微胶囊热稳定温度为226℃。将所制备的微胶囊埋置于涂层中,通过光学显微镜可观察到涂层中的裂纹在UV光照20 min之后得到了明显的修复,且修复过程绿色高效。     

水泥石自修复用聚脲甲醛微胶囊的制备及性能

采用原位聚合法制备聚脲甲醛包覆水性环氧树脂微胶囊,测定其产率及含芯量,表征了表面形貌及化学结构,并考察了微胶囊水泥石修复性能。结果表明:芯壁比为2.4∶1时微胶囊最佳,含芯量达76.1%,粒径约为200μm;微胶囊掺量为1%时,水泥石同时具有良好的压缩强度和修复性能,极限预破坏修复率为87%;预破坏程度为60%时,修复率最高;微胶囊粗糙蓬松的外壁与水泥石基体有良好的胶接性,内壁厚约0.5μm,易在水泥石基材中发生应力撕裂而发挥修复作用。     

陶瓷基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究进展EI北大核心CSCD

摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继承陶瓷相优异的高温稳定性及强度,另一方面提高在常见摩擦环境下的润滑性能,因此被广泛应用于船舶、航空航天、生物科技、高速列车等领域,受到研究人员的广泛关注与探索。本文以陶瓷基高温自润滑复合涂层为中心,首先阐述复合涂层及固体润滑材料的基本分类;其次综述不同制备方法的最新研究进展,重点关注工艺参数对制备陶瓷基高温自润滑涂层性能的影响及改善方法;然后归纳改善陶瓷基高温自润滑复合涂层表面摩擦学性能的关键因素,探讨了提升减摩耐磨性能的可行性和研究潜力;最后总结目前陶瓷基高温自润滑复合涂层存在的问题,主要有以下2点:(1)对复合涂层的物相分析仍以解释现象为主,没有完整的理论基础;(2)对不同制备工艺下复合涂层结构和摩擦学性能的改善手段较单一。因此提出相应的解决办法以及未来可能的发展方向:(1)研究陶瓷基体和不同润滑相、附加组元、高温环境的协同作用机理,建立系统的理论基础;(2)针对不同制备工艺的成型机理,重点研究工艺参数的协同作用对复合涂层微观结构形成的影响,扩展制备工艺的改善方法。     

自修复微胶囊分散对复合材料拉伸性能的影响

为改善亚乙基降冰片烯(ENB)自修复微胶囊在环氧树脂(Epoxy)中的分散性, 采用KH560偶联剂对ENB微胶囊表面进行处理, 探讨KH560改性ENB 微胶囊(KH560-ENB)在Epoxy材料中的分散性及KH560-ENB环氧树脂材料(KH560-ENB/Epoxy)的拉伸性能。结果表明: 对未改性的ENB微胶囊树脂复合材料(ENB/Epoxy), 当ENB微胶囊与Epoxy质量比小于或等于5%时, ENB/Epoxy的拉伸断裂强度、拉伸模量以及断裂伸长率均随ENB微胶囊与Epoxy质量比的增加而降低, 但经不同温度预固化后, ENB/Epoxy复合材料拉伸指标初始下降速率均不同; KH560-ENB微胶囊在Epoxy中累积分布线性拟合相关系数为0.9945, 接近于1, 说明KH560-ENB微胶囊在Epoxy中分散性好, 且KH560-ENB/Epoxy复合材料的拉伸断裂强度提高19.1%, 拉伸模量提高6.6%; 对KH560-ENB/Epoxy复合材料的SEM断面观察结果表明, KH560-ENB微胶囊与Epoxy界面粘接良好。     

海藻酸钙/环氧微胶囊在水泥基材料中的自修复作用

采用锐孔-凝固浴法制备海藻酸钙/环氧树脂复合微胶囊,将其应用于水泥基自修复材料。表征了微胶囊的微结构、力学强度和吸水溶胀等性能,并通过X射线计算机断层扫描技术和SEM/EDS分析微胶囊在水泥基材料中的修复作用机制。结果表明:制备的海藻酸钙微胶囊为三维网络支架结构;在粒径为0.7~2 mm,粒径尺寸不影响微胶囊的强度;海藻酸钙含量决定微胶囊的强度、吸水率和溶胀率。海藻酸钙/环氧微胶囊的裂缝修复机制为:基体产生裂缝,微胶囊发生破裂释放环氧树脂,粘结裂缝;裂缝中有水渗入时,微胶囊吸水溶胀,堵塞裂缝,进而促进周围水泥颗粒的继续水化,修复裂缝。     

超疏水防腐蚀涂层的研究进展EI北大核心CSCD

材料腐蚀给社会带来了严重的经济及安全问题,超疏水涂层因其表面的特殊结构在防腐蚀方面有着巨大的潜在价值.本文综述了几种超疏水理论模型的建立和发展,分析了超疏水涂层应用于防腐蚀方面的理论依据及存在的问题,并对水热法、溶胶凝胶法、刻蚀法等几种常用的超疏水涂层制备的方法进行了总结.超疏水涂层大规模应用于腐蚀防护领域在理论上还需要深入地研究涂层的腐蚀防护行为,在制备上还需要简化工艺,降低成本,提高涂层力学稳定性以及水滴在涂层表面状态的可控转变.     

镁合金超疏水环氧复合涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

传统的超疏水表面的制备过程比较复杂,机械稳定性差,这严重制约了超疏水表面的实际应用。采用“黏合剂+纳米粒子”的方法,在镁合金表面制备一种无氟、持久稳定的超疏水环氧复合涂层。接触角测试结果表明,复合涂层的接触角最高可达160.2°,且在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡30天后,接触角仍然高达103°;EIS结果表明,在5个加速老化循环周期后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)仍高于10^(9)Ω·cm^(2),展现出优异的耐盐雾性能和耐蚀性能;摩擦磨损实验结果显示,在19.6 N的载荷下机械摩擦8 h后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)高达1.84×10^(9)Ω·cm^(2)。通过“空气垫”的屏障作用,复合涂层能够为镁合金提供高效且持久的腐蚀防护,“黏合剂+纳米粒子”策略为超疏水涂层的制备提供了新的思路。     

脲醛树脂包覆聚硫密封剂微胶囊的制备和性能EI北大核心CSCD

以脲醛树脂为壁材、聚硫密封剂为芯材,采用原位聚合制备出聚硫密封剂微胶囊,并使用红外光谱、扫描电镜等手段表征了微胶囊的结构和形貌。为了研究微胶囊化过程对密封剂固化胶膜力学性能的影响,将聚硫密封剂微胶囊与一定比例的硫化剂均匀混合分别制备成标准螺母试件或胶膜试片,依据相关标准系统考察了聚硫密封剂包覆前后破坏力矩、拆卸力矩和拉伸性能以及硬度的变化。结果表明,基于脲醛原位聚合可制备出形貌规则、粒径均一、表面相对粗糙、包覆膜致密的聚硫密封剂微胶囊,与未包覆密封剂相比包覆后聚硫密封剂胶膜的力学性能大幅度提高。     

自修复涂层材料研究进展

综述了自修复涂层材料研究进展。重点介绍了几种外援型自修复涂层包括微/纳米胶囊填充型自修复涂层、微/纳米容器填充型自修复涂层以及形状记忆纤维丝/聚合物自修复涂层;同时介绍了几种本征型自修复涂层,包括紫外光引发自修复涂层、热可逆交联自修复涂层以及层层组装自修复聚合物膜涂层。对其自修复机理、涂层的制备、性能及研究进展进行了阐述;最后对自修复涂层的前景进行了展望。