近期，由西安交通大學、廣東(dong) 嘉寶莉科技材料有限公司聯合申請的“一種基於(yu) PU/PUF微膠囊及PCL微膠囊的自修複水性塗料及其製備方法”正式獲得國家發明專(zhuan) 利。據悉，該發明提供的自修複水性塗料自修複條件簡單，合成原料便宜易得，可實現工業(ye) 化生產(chan) 。
塗料是一種呈流動狀態，能在物體(ti) 表麵擴展形成薄膜，並隨時間延續與(yu) 加熱以及供給其他能量，能在被塗飾表麵牢固黏附固化，形成具有特定性能的連續皮膜的物質。在木材加工生產(chan) 中用於(yu) 木製品或木質材料的表麵裝飾，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，故改稱塗料。為(wei) 了改善其外觀，物理和機械性能，將塗料塗覆在材料表麵上。阻止材料被大氣中的水和氧氣氧化腐蝕。據報道，2001年以來，全世界每年用於(yu) 防腐蝕的費用約有3000億(yi) 美元。按一個(ge) 國家每年的GDP值來算，占該國GDP值的2%～5%，這個(ge) 數字使人感到十分震驚，深深感到塗料行業(ye) 工作者的重擔在身。
然而，塗料並不理想，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(hui) 損壞塗層並顯著降低其使用壽命。在保護塗層中存在微觀缺陷（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。
塗層可能具有一些缺陷，例如凹坑，模痕和劃痕等。塗層中的裂紋可能由於(yu) 塗層材料的結晶而導致。塗層中的高拉伸應力狀態也會(hui) 導致塗層開裂；例如，鉻酸鹽塗層具有高拉伸應力值。類似地，由於(yu) 塗布不當，錯誤選擇塗層或暴露於(yu) 意外的環境考察因素，塗層可能會(hui) 發生降解。在長期的塗層使用壽命中，諸如溫度、紫外線輻射和機械作用（劃痕或裂紋）等因素會(hui) 影響其物理和機械完整性，並產(chan) 生孔隙和裂縫，使腐蝕性元素容易到達基材除了外部因素，塗層內(nei) 部的殘餘(yu) 應力也會(hui) 在塗層中產(chan) 生裂紋。拉伸殘餘(yu) 應力將導致垂直微裂紋的產(chan) 生和壓應力產(chan) 生界麵微裂紋。如果塗層中存在預先存在的裂紋並且壓縮應力高於(yu) 其臨(lin) 界值，則會(hui) 發生屈曲。這可能會(hui) 導致剪切力的產(chan) 生並最終導致塗層和基材之間的剝離。因此，可以說裂化會(hui) 引起界麵粘著並會(hui) 影響塗層的機械一致性。
傳(chuan) 統的修複方法，如焊接和修補等，完全無法恢複由於(yu) 微裂紋和最終腐蝕造成的損害，因為(wei) 很難檢測和監測塗層內(nei) 部的非常小的深度缺陷和損壞，尤其是它們(men) 的在這樣的微觀水平上愈合或修複。因此，對具有固有自愈能力的材料進行了檢索並嚐試了修複微裂紋的方法。在這方麵，生物體(ti) 中不同的自然發生的器官和器官是以這種自我修複能力遞送，其中有時在分子中發生愈合，例如DNA修複和宏觀水平，例如傷(shang) 口和骨骼的愈合。
自修複塗料是一種有自動愈合能力的新型塗料，近十多年發展很快。在過去的15年中，自修複材料一直是一個(ge) 巨大的研究領域。主要目的是設計和合成具有內(nei) 置自修複能力的材料，在損壞後可以快速恢複其物理和機械完整性。材料自修的能力是寶貴的財產(chan) ，因為(wei) 它有效地擴大了材料的使用周期。它一方麵可及時與(yu) 周圍環境隔離開來，防止進一步擴大受創傷(shang) 的範圍，特別在極端腐蝕的情況下，避免重大泄漏而造成嚴(yan) 重環境汙染的事故發生。它又能及時自動修複被劃傷(shang) 、擦傷(shang) 或受損的表麵，保持其表麵高裝飾性的美觀與(yu) 光澤，從(cong) 而延長塗膜的使用壽命。從(cong) 經濟意義(yi) 上講也是很大的，這正是用戶與(yu) 供應商長期以來所追求的目標。
誘導自修複機製最常見的刺激是機械，熱或光引發的自愈。對於(yu) 內(nei) 置自修複材料，微膠囊是最易實現工業(ye) 化的方法。微膠囊是微米範圍內(nei) 的球形微小顆粒，所包封的液體(ti) 修複劑（核心材料），封裝在不同種類的聚合物壁（殼壁）內(nei) 。這些膠囊可根據所需應用封裝不同的材料，如固體(ti) ，液體(ti) 和氣體(ti) 。由於(yu) 化學和機械穩定性，塗層相容，無孔或漏殼壁，能夠感知損害的發生，並且通過釋放芯材來響應損傷(shang) 。因此我們(men) 選擇內(nei) 置微膠囊來製備自修複水性塗料。
為(wei) 了解決(jue) 塗料本身被劃傷(shang) 、擦傷(shang) 或受損的表麵，最大限度還神秘彩金随机派发最高赠送本身性能，延長材料本身，發明的目的是提供一種基於(yu) PU/PUF微膠囊及PCL微膠囊的自修複水性塗料及其製備方法。該發明采用PU/PUF微膠囊及PCL微膠囊雙微膠囊嵌入塗料的方法，在塗料內(nei) 部發生裂紋以及外部擦傷(shang) 、刮擦等後，在裂紋處的微膠囊會(hui) 對裂紋產(chan) 生響應隨即發生破裂，釋放修複劑於(yu) 裂痕處，在室溫條件下，修複劑會(hui) 產(chan) 生交聯固化從(cong) 而修複裂痕。該發明在不改變塗料本身成分的同時對材料進行自修複，且修複率達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。
文章來源：嘉寶莉
責任編輯：李德勝
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