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嘉寶莉開發的自修復水性涂料,合成原料便宜可工業化生產,中國建材網,cnprofit.com
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嘉寶莉開發的自修復水性涂料,合成原料便宜可工業化生產
2021年02月19日    閱讀量:595    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

近期,由西安交通大學、廣東嘉寶莉科技材料有限公司聯合申請的“一種基于PU/PUF微膠囊及PCL微膠囊的自修復水性涂料及其制備方法”正式獲得國家發明專利。據悉,該發明提供的自修復水性涂料自修復條件簡單,合成原料便宜易得,可實現工業化生產。

嘉寶莉開發的自修復水性涂料,合成原料便宜可工業化生產 中國建材網,cnprofit.com

涂料是一種呈流動狀態,能在物體表面擴展形成薄膜,并隨時間延續與加熱以及供給其他能量,能在被涂飾表面牢固黏附固化,形成具有特定性能的連續皮膜的物質中國建材網cnprofit.com。在木材加工生產中用于木制品或木質材料的表面裝飾,舊稱油漆,自20世紀以來,隨著高分子材料的發展,各種合成樹脂漆越來越多,故改稱涂料。為了改善其外觀,物理和機械性能,將涂料涂覆在材料表面上。阻止材料被大氣中的水和氧氣氧化腐蝕。據報道,2001年以來,全世界每年用于防腐蝕的費用約有3000億美元。按一個國家每年的GDP值來算,占該國GDP值的2%~5%,這個數字使人感到十分震驚,深深感到涂料行業工作者的重擔在身。


然而,涂料并不理想,在使用壽命期間易受到許多降解過程的影響。發現頂層附近的裂紋會損壞涂層并顯著降低其使用壽命。在保護涂層中存在微觀缺陷(微裂紋,針孔,空腔,機械刮擦和劃痕)使得環境可以容易且更快速地到達金屬。


涂層可能具有一些缺陷,例如凹坑,模痕和劃痕等。涂層中的裂紋可能由于涂層材料的結晶而導致。涂層中的高拉伸應力狀態也會導致涂層開裂;例如,鉻酸鹽涂層具有高拉伸應力值。類似地,由于涂布不當,錯誤選擇涂層或暴露于意外的環境考察因素,涂層可能會發生降解。在長期的涂層使用壽命中,諸如溫度、紫外線輻射和機械作用(劃痕或裂紋)等因素會影響其物理和機械完整性,并產生孔隙和裂縫,使腐蝕性元素容易到達基材除了外部因素,涂層內部的殘余應力也會在涂層中產生裂紋。拉伸殘余應力將導致垂直微裂紋的產生和壓應力產生界面微裂紋。如果涂層中存在預先存在的裂紋并且壓縮應力高于其臨界值,則會發生屈曲。這可能會導致剪切力的產生并最終導致涂層和基材之間的剝離。因此,可以說裂化會引起界面粘著并會影響涂層的機械一致性。


傳統的修復方法,如焊接和修補等,完全無法恢復由于微裂紋和最終腐蝕造成的損害,因為很難檢測和監測涂層內部的非常小的深度缺陷和損壞,尤其是它們的在這樣的微觀水平上愈合或修復。因此,對具有固有自愈能力的材料進行了檢索并嘗試了修復微裂紋的方法。在這方面,生物體中不同的自然發生的器官和器官是以這種自我修復能力遞送,其中有時在分子中發生愈合,例如DNA修復和宏觀水平,例如傷口和骨骼的愈合。


自修復涂料是一種有自動愈合能力的新型涂料,近十多年發展很快。在過去的15年中,自修復材料一直是一個巨大的研究領域。主要目的是設計和合成具有內置自修復能力的材料,在損壞后可以快速恢復其物理和機械完整性。材料自修的能力是寶貴的財產,因為它有效地擴大了材料的使用周期。它一方面可及時與周圍環境隔離開來,防止進一步擴大受創傷的范圍,特別在極端腐蝕的情況下,避免重大泄漏而造成嚴重環境污染的事故發生。它又能及時自動修復被劃傷、擦傷或受損的表面,保持其表面高裝飾性的美觀與光澤,從而延長涂膜的使用壽命。從經濟意義上講也是很大的,這正是用戶與供應商長期以來所追求的目標。


誘導自修復機制最常見的刺激是機械,熱或光引發的自愈。對于內置自修復材料,微膠囊是最易實現工業化的方法。微膠囊是微米范圍內的球形微小顆粒,所包封的液體修復劑(核心材料),封裝在不同種類的聚合物壁(殼壁)內。這些膠囊可根據所需應用封裝不同的材料,如固體,液體和氣體。由于化學和機械穩定性,涂層相容,無孔或漏殼壁,能夠感知損害的發生,并且通過釋放芯材來響應損傷。因此我們選擇內置微膠囊來制備自修復水性涂料。

 

為了解決涂料本身被劃傷、擦傷或受損的表面,最大限度還原材料本身性能,延長材料本身,嘉寶莉發明的目的是提供一種基于PU/PUF微膠囊及PCL微膠囊的自修復水性涂料及其制備方法。該發明采用PU/PUF微膠囊及PCL微膠囊雙微膠囊嵌入涂料的方法,在涂料內部發生裂紋以及外部擦傷、刮擦等后,在裂紋處的微膠囊會對裂紋產生響應隨即發生破裂,釋放修復劑于裂痕處,在室溫條件下,修復劑會產生交聯固化從而修復裂痕。該發明在不改變涂料本身成分的同時對材料進行自修復,且修復率達80%以上;該發明延長了材料使用壽命,極大減少了材料維護的成本。



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