树脂基自修复涂料的制备与性能研究开题报告

20世纪90年代，涂料科技人员提出“智能(smart)涂料”的名称，80年代末90年代初开始，报道了自分层涂料，当涂料施工后，能自动分为底漆与面漆，底漆具有防腐性，而面漆具有装饰性，避免了使用中间涂层，也消除了底漆与面漆的配套问题。相对来说，自修复涂料还是新近研究开发的涂料产品，由于在应用上具有重大的价值和良好的前景，正在进行广泛而深入的研究。也由于涂膜受损的情况多种多样，自修复过程原理十分复杂，包括树脂结构、填料、功能添加剂等提出更多的要求。

另一方面，生物体受到损伤后其有自愈合的功能，生物材料的这种自修复功能若能重现在复合材料上，将会有很高应用价值。受此启发，科学家们建立起材料的自修复模型，是的对材料的损伤，特别是那些内部不能被检测到的损伤，在不使用外加修饰材料的情况下能得到一定程度的修复，这对保持材料的机械强度、消除隐患、延长使用寿命具有重要意义。

近年来，微胶囊在聚合物基复合材料裂纹自修复方面的应用逐渐得到了重视。Kessler等将脲醛树脂包裹DCPC的微胶囊应用于环氧树脂复合材料中，修复率可达到67%。倘若将含有修复剂的微胶囊作为涂料的一种成分，使得材料（涂料）能自己感受到内部或外部的损伤并进行自修复愈合，从而消除由损伤带来的隐患，则可以大大延长涂料的寿命。涂料作为一种聚合物基的复合材料由于其轻质高强、优异的力学性能、良好的耐腐蚀性、良好的电性能等优点在建筑、航天航空、交通、电子、体育运动以及军事用品等多个领域应用广泛。

然而聚合物基复合材料有一个主要缺陷：此类复合材料在加工过程和使用过程中容易受到冲击而造成损伤。除了受到强烈冲击造成的材料破坏之外，更为普遍的是材料的微损伤（微裂纹），这种微损伤通常是目视很难检测的。此时材料表面可能就看不出什么异常，但材料的强度已大大降低。微裂纹造成复合材料机械强度下降，聚合物材料一旦产生微裂纹，材料的完整性就受到严重破坏，甚至导致材料的整体破坏。然而聚合物基复合材料有一个主要缺陷：此类复合材料在加工过程和使用过程中容易受到冲击而造成损伤。此时材料表面可能就看不出什么异常，但材料的强度已大大降低。微裂纹造成复合材料机械强度下降，聚合物材料一旦产生微裂纹，材料的完整性就受到严重破坏，甚至导致材料的整体破坏。自修复涂料是一种有自动愈合能力的新型涂料，它能及时自动修复被划伤或受损的表面，在完成整个微裂纹修复的过程中不需要检测或任何类型的手动干预。作为自修复体系中重要的一部分，微胶囊技术在自修复涂层中的应用逐渐得到了重视，并成为一个新的研究热点。

研究目的：利用微胶囊技术进行涂料修复的原理是将修复试剂包覆在微胶囊里，当涂层表面产生刮痕或者裂纹时，尖端的剪切应力会使胶囊开裂，释放出反应物质在裂纹断面润湿、铺展，修复剂和引发剂接触后迅速聚合，从而阻止裂纹增长并修复裂纹。

研究意义：自修复技术可以保持涂膜保表面高装饰性的美观与光泽，降低维修成本，还可及时与周围环境隔离开来防止受创范围进一步扩大。自修复涂料是一种有自动愈合能力的新型涂料，近十多年发展很快。它一方面可及时与周围环境隔离开来，特别在极端腐蚀的情况下，避免重大泄露而造成严重环境污染的事故发生。它又能及时自动修复被划伤，擦伤或受损的表面，从而延长涂膜的使用寿命。

研究内容：

本实验采用原位聚合法进行自修复胶囊的制备。并探索原料配比、搅拌速度、pH值、乳化剂的用量、温度等对微胶囊形貌，性能的影响。从而探索最终得到的自修复涂料的粘度、硬度、抗冲击强度、柔韧性、自修复能力、附着力、耐水性、耐油性、干燥时间等性能。

预期目标：

用原位聚合法制备脲醛树脂包裹改性环氧树脂的微胶囊，选择合适的反应条件，可以得到粒径较小、结构致密、表面光滑的缓蚀性胶囊。最终制得自修复涂料，涂于物体表面能够显现出自修复效果。

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（1）第1-3周（2022年3月2日—2022年3月20日）查阅文献资料，完成开题报告。查阅中外文献资料，综述国内外研究现状和发展趋势等，并进行外文资料翻译。

（2）第4-6周（2022年3月23日—2022年4月6日）设计实验，制备自修复微胶囊。并探索并探索各种条件下微胶囊的表面形貌、粒径和产率，对制备出的微胶囊进行形貌表征及粒径分析及微胶囊的化学结构红外表征，同时可以对微胶囊进行缓释性测试。

（3）第7-14周（2022年4月7日—2022年5月15日）对制得的涂料进行粘度，硬度，光泽度，抗冲击强度，附着力等进行测试。

（4）第15-16周（2022年5月20日—2022年6月10日）实验分析总结，综合结果讨论，撰写毕业论文。完成毕业论文材料打印和整理。

（5）第17周（2022年6月12日—2022年6月18日）毕业答辩。