六亚甲基二异氰酸酯微胶囊的制备及其在自修复涂料中的应用

目的 制备一种基于小尺寸六亚甲基二异氰酸酯(HDI)微胶囊的自修复防腐涂料,能够提高涂层的防腐性能并实现涂层划痕缺陷的在线修复。方法 通过调整界面聚合法合成HDI微胶囊过程中的乳化剂添加量、搅拌速率和体系pH值,降低微胶囊的平均粒径,并利用囊芯染色试验、红外光谱(FTIR)、热重试验(TG)对微胶囊的结构和热稳定性进行表征。以物理共混的方式将微胶囊掺入到环氧树脂基质中制备自修复防腐涂料,使用万能拉伸机、拉拔测试仪、电化学阻抗谱(EIS)研究微胶囊对涂层基础力学性能和耐腐蚀性能的影响。结合丝束电极(WBE)测试与划痕涂层浸泡腐蚀试验分析复合涂层的内在自修复机理。结果 确定了微胶囊制备过程的最佳乳化剂添加量为3%、搅拌速率为600 r/min、体系pH值为3.5,此时的微胶囊呈规则的球状结构,表面致密且具有一定的粗糙度,平均粒径尺寸降低为59μm,成型率达82%。FTIR和囊芯染色试验证明微胶囊由脲醛树脂囊壁和HDI囊芯组成,TG分析显示微胶囊初始分解温度为260℃。随着微胶囊含量的提高,自修复涂层的拉伸断裂强度和附着力有所下降。EIS测试结果表明,含0%、1%、5%和10%微胶囊的自修复...     

外加压应力对Ti-35421合金钝化膜损伤修复影响的原位电化学研究

以Ti-35421(Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe)合金为研究对象,采用自制的钝化膜损伤修复原位电化学测试装置研究了模拟深海静水压力对Ti-35421合金经过Al₂O₃陶瓷刀划伤后钝化膜破裂损伤和自修复的原位电化学行为。Ti-35421合金在3.5%NaCl溶液中的钝化平台为-0.27～0.01 V。在-0.13 V钝化电压条件下极化并进行划痕实验,无压应力作用时破损钝化膜发生快速修复。压应力增大导致原子间结合力降低,金属溶解速度增加,再钝化减缓,在原位电化学上表现为电流上升,电流回复时间增长,自修复能力减弱。再钝化过程中的暂态阶段钝化膜生长符合线性高场模型。观察划痕形貌发现压应力下划痕槽中出现微裂纹,说明较高压应力损伤作用下在划痕槽近表面产生应力集中,对合金产生的伤害部分不可修复。钝化膜破损加剧和自修复能力减弱是残余应力与环境腐蚀共同作用的结果。     

镁合金表面自清洁、自修复防护膜研究

目的在镁合金表面制备具有自清洁、自修复功能的防护膜,实现镁合金的智能防护。方法采用提拉法在AZ61镁合金表面制备含有pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂的无机-有机杂化硅膜,该膜层具有自清洁、自修复功能。利用扫描电子显微镜(SEM)表征膜层表面形貌,利用接触角测量仪(CA)表征膜层的润湿性和粘附性,利用粉笔灰模拟测试膜层的自清洁功能,利用电化学工作站测试膜层的防护性能,并结合分光光度计对缓蚀剂释放浓度的检测来评价膜层的自修复功能。结果制备的膜层中含有大量pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂,且表面粗糙。水在膜层表面的静态接触角高达156.7°,而滚动角只有5°,表明膜层具有超疏水、低粘附特性,这样水滴滚落到膜层表面时,能够带走膜层表面的污染物,从而实现自清洁功能。开路电位及分光光度计测试表明,溶液pH的变化引起膜层中缓蚀剂释放,从而使膜层实现自修复。极化曲线测试结果表明,含有"核/壳"纳米结构缓蚀剂的膜层样品的腐蚀电流密度比镁合金基底样品小了接近2个数量级,其缓蚀效率可达99.36%。电化学阻抗谱(EIS)测试结果显示,含有"核/壳"纳米结构缓蚀剂的膜层阻值高达85105Ω·cm~2,且具有较持久的自修复防护能力。结论成功制备了含有pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂的无机-有机杂化硅膜,该膜层具有自清洁、自修复功能以及优异的防护性能。     

紫外光固化聚氨酯自愈合涂层的合成和性能研究

目的 制备一种紫外光（UV）固化聚氨酯自愈合涂层,并研究其自愈合性能。 方法 以2.4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚丙二醇（PPG）、三羟基聚醚多元醇（HSH330）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、1,4-丁二醇（BDO）为原料,采用两步法合成UV固化丙烯酸酯改性聚氨酯涂层（APU）。使用红外光谱对合成涂层的化学结构进行表征,使用激光共聚焦显微镜对涂层的表界面性能进行分析,并使用拉力试验机考察涂层的力学性能、自愈合性能及成膜性能。结果 FTIR光谱结果表明,合成的涂层是丙烯酸酯改性聚氨酯涂层（APU）,810 cm–1处存在来自HEMA的—C=C—双键弯曲振动峰,同时涂层仍呈现出明显的聚氨酯化学结构特性。随着HEMA的引入,涂层硬段质量分数从20%增加至40%的过程中,吸水率从36.8%降至3.1%,弹性模量从0.29 MPa增加至8.69 MPa。自愈合性能测试结果表明,随着HEMA的引入,涂层的自愈合率降低,当APU涂层硬段质量分数超过45%后,涂层失去自愈合能力。结论 制备的APU涂层具有优异的耐水性和致密性,由于HEMA含量的增加限制了软段结构的分子链运动和氢键作用,从而削弱了涂层的自愈合性能。     

具有自清洁与自修复双重特性的纤维用涂层的制备与研究

为了解决纤维用涂层在长期使用过程中污渍吸附和开裂磨损等技术问题,首先合成末端带有呋喃基团的硅烷改性预聚体,然后制备末端带有呋喃基团的改性纳米 TiO₂,最后将硅烷改性预聚体、改性纳米 TiO₂以及 4,4′-亚甲基双（ N-苯基马来酰亚胺）（BMI）进行 DA（Diels-Alder）反应得到树脂 /纳米填料一体化复合涂层,并对涂层的结构和性能以及自清洁、自修复效果进行研究。结果表明：涂层损伤能够在不影响疏水性能的前提下得到修复,同时纤维涂层具有很强的光降解污染物的功能,使该涂层具备自清洁和自修复双重特性,提高了纤维用涂层的使用寿命。     

双重动态共价键交联纳米纤维素导电水凝胶及其柔性传感器

自愈合导电水凝胶因其良好的自愈合性能与导电性能,在柔性可穿戴设备中具有巨大的应用前景。以4-甲酰基苯硼酸（Bn）交联聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯亚胺（PEI）构建基于硼酸酯键和亚胺键的双重动态交联水凝胶网络,引入聚吡咯修饰的纤维素纳米纤维（PPy@CNF）构建了具有良好自愈合和导电性的PBP-PPy@CNF纳米复合水凝胶。结果表明,当PPy@CNF的质量分数为0.8%时,水凝胶的力学性能最佳,其最大应力可达6.65kPa,断裂拉伸应变可达2080%,电导率为2174μS/m。基于该水凝胶的电阻式传感器具有良好的稳定性和重复性,在应变检测范围0~800%内,灵敏因子GF可分为三个线性响应区域,分别是0~200%（GF₁=2.82）、200%~600%（GF₂=7.15）和600%~800%（GF₃=12.85）,该传感器能有效检测人体不同部位的运动,可应用于可穿戴传感设备。     

基于微波加热的热膨胀微球/石蜡/石墨自修复功能材料的制备及其在砂浆中的应用

以热膨胀微球、石蜡和石墨为原料制备了一种快速修复混凝土裂缝的新型微波加热自修复功能材料(MHSFM)。研究了热膨胀微球掺量对MHSFM体积膨胀率的影响,测试了在微波作用下MHSFM和掺加MHSFM砂浆的升温速率,评价了MHSFM掺量对砂浆力学性能、抗渗性能和自修复性能的影响。结果表明,MHSFM的体积膨胀率随着热膨胀微球掺量增加而增大。在微波作用下,砂浆的升温速率随MHSFM掺量的增加而明显加快。MHSFM对砂浆的力学性能和抗渗性能有一定的影响,但会显著增强砂浆的自修复性能,掺加12%(质量分数)MHSFM的砂浆在微波作用下可快速愈合0.53 mm的裂缝。     

自修复防腐涂层的研究现状

通过物理屏蔽作用把金属和腐蚀环境进行隔绝的有机涂层,由于其经济、有效和操作方便的特点而成为主要的防腐措施。然而,环境因素往往不可避免地导致涂层产生裂纹,并最终导致涂层失效。具有自修复能力的涂层在发生破损后,由于其能够主动的修复涂层的破损部位而得到了广泛的关注。相对于具有单一物理屏蔽性能的涂层,具有自修复性能的涂层可以降低破损涂层维修期间的人力和物力成本,在未来的发展中具有很大的潜力。本文根据自修复涂层的愈合机理及其发展历程,把自愈合涂层分为自主修复型、借助外部刺激的非自主修复型和针对特定环境能够做出有效响应的智能自修复涂层,并对其研究现状及优缺点进行阐述。     

一种实现母线自愈功能的备用电源自投装置

自愈性是智能电网的重要特征和标志,也是电网安全运行的主要目的。针对传统备用电源自投装置无法解决因上级电源消失而非本级母线设备原因引起的变电站全站失压问题,在装置中引入失稳判据、过载判据,通过备投本级联络线的方式,实现变电站母线自愈功能。在快速恢复本级母线和重要用户供电的同时,又可避免因过载引起跳闸风险。在电网中实践证明,在不改变传统备用电源自投功能的同时,提高了供电可靠性。     

表面改性水滑石的制备及其耐腐蚀性能研究

通过水热合成法制备一种硝酸根插层的Zn-Al水滑石,利用静电作用在水滑石表面沉积聚天冬氨酸,以其作为交联剂与缓蚀剂三价铈离子络合,完成对水滑石表面的改性;将改性后的Zn-Al水滑石分散在双组分水性环氧涂层中。扫描电子显微镜 (SEM) 和X射线衍射 (XRD) 的表面形貌和晶体结构分析、ζ电势测试以及EIS阻抗谱测试结果表明,表面改性后的水滑石应用于环氧涂层中能够起到明显的自修复效果,并能提高涂层的耐腐蚀性能。