将聚酯织物先后在水性聚氨酯胶黏剂溶液以及由乙烯基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和2-羟基-2-甲基苯丙酮组成的乙醇混合溶液中浸泡,再经紫外固化,得到基于聚酯织物的无机有机复合超亲水涂层。红外光谱、扫描电镜和接触角测试结果确认了织物表面超亲水涂层的形成,水滴在织物表面完全铺展的时间最短仅为301 ms。利用超亲水聚酯织物可以进行油水分离,其分离效率达99.4%。在经过50次循环分离后,其分离效率仍可保持在98%以上。
以E51环氧树脂为成膜物质,通过调整聚醚胺固化剂的比例和聚四亚甲基醚二醇增韧剂的比例,采用浇筑法制得条状样品,测试其形状回复率、回复时间和拉伸曲线,研究原料用量对环氧树脂涂层形状记忆能力和韧性的影响,从而得出具有最佳形状记忆效应的配比。实验结果表明:当环氧树脂固化程度为70%时,形状回复率最好,回复时间最短。以此配比为基础制备了环氧树脂涂层,研究了其电化学性能。当涂层表面划痕在120 ℃加热30 min后,划痕尺寸减小,涂层自腐蚀电位升高,涂层具有较好的自修复效果。
环氧化大豆油丙烯酸酯(AESO)已大规模用于UV固化涂料中,但目前同时获得高生物基含量以及优异机械性能的大豆油基光固化涂料依然是一个很大的挑战。文中设计并合成了异山梨醇甲基丙烯酸酯(ISDMA)作为光固化活性稀释剂。使用流变仪研究了ISDMA对AESO稀释性的影响。将ISDMA与AESO混合制备了一系列生物基UV固化涂料,并对这些涂料的热机械性能、力学性能和涂层基本性能进行了评估。结果表明:ISDMA对AESO表现出良好稀释性的同时,可以有效地提高固化涂层的玻璃化转变温度(Tg)、储能模量和硬度。
介绍了微胶囊中芯材与壁材的结构,以及对制备微胶囊所需条件和常用于制备微胶囊的芯材与壁材的物质。分析了常用的原位聚合法、界面聚合法、乳液聚合法、Pickering乳液聚合法、悬浮聚合法、种子微悬浮聚合法、掺杂种子微悬浮聚合法、聚合诱导相分离法和物理制备法共9种方法。介绍了微胶囊在相变储能、隐身、自润滑、自修复等功能材料中的应用。展望了微胶囊的应用前景。
船舶螺旋桨表面空泡腐蚀问题和海生物污损问题一直是多年来的难题。文中采用高附着力环氧底漆、缓冲弹性环氧漆、弹性有机硅连接漆和耐空蚀有机硅面漆配套,研制出一种适用于船舶螺旋桨表面兼具耐空泡腐蚀功能和防污功能的涂层配套体系。经过40 h的涂装工具头或100 h的对冲耐空蚀性能测试,试验结果表明:配套涂层表面仅有轻微失光现象,失质量小于5 mg。水筒试验结果证实涂覆配套涂层对螺旋桨水动力性能无影响。涂层体系经过300 h划水试验后,所有桨叶涂层整体较为完好。目前最长已取得11个月实船应用结果,配套涂层整体应用效果良好,仅导边涂层有小面积区域破损,但无膜下扩散现象,表面附着的污损海生物可轻易被高压水冲洗掉。
近年来,以植物油作为一种典型的可再生资源来开发生物基水性聚氨酯(WPU)受到产业界和科技界的重视。文中以植物油甘油三酯为基础碳链结构,从分子结构设计和合成WPU所需的单体化合物,绿色制备植物油基WPU以及对WPU的性能改性策略等方面进行了全面总结。并结合国内外WPU的发展水平,展望了植物油基WPU的发展方向和应用前景。
以水性丙烯酸树脂为基体,聚磷酸胺、季戊四醇和三聚氰胺为膨胀阻燃体系,加入少量氧化石墨烯制备水性膨胀防火涂料。采用小板燃烧法研究了氧化石墨烯用量对膨胀型防火涂料的阻燃性能的影响。结果表明:加入极少量氧化石墨烯(<0.01%),可提高涂料的阻燃性,当氧化石墨烯含量在0.005%时,涂层的耐燃时间可达432 s,炭层膨胀高度较未加氧化石墨烯涂层增加了13.04%。结合红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段对炭层形貌进行分析可知,加入氧化石墨烯后炭层在300~500 ℃范围的热稳定性提高,燃烧炭层完整密实,隔热性能提高,耐燃时间提高。
中国船厂大多位于江河的入海口,长期的淡水/淡海水舾装对海洋防污涂层体系的影响不可忽视。通过有效的加速评价方法检验防污涂层体系的耐淡水浸泡性能,能够缩短防污涂层体系的开发周期。文中采用去离子水浸泡实验、去离子水浸泡+曝晒实验和去离子水浸泡+冻融实验,对防污涂层体系进行耐淡水浸泡性能综合试验评价。验证试验表明文中方法获得的耐淡水浸泡性能评价结果与实船应用结果相关性良好,可为防污涂层体系的开发提供参考。
将天然产物齐墩果酸、蛇床子素和鱼藤酮作为防污剂,分别制备海洋防污涂料,在厦门海域检验其海区防污效能,并与已报道在厦门海域具防污效能的天然产物喜树碱进行比较,发现蛇床子素和鱼藤酮在海区挂板2个月内显示出一定的防污效能,齐墩果酸没有呈现出防污效能,而喜树碱的海区防污效能明显优于上述3种天然产物。另外,将喜树碱与鱼藤酮进行1∶1复配,并将这2种天然产物与氧化亚铜、N-(2,4,6-三氯苯基)马来酰亚胺(TCPM)和吡啶硫铜锌(ZPT)这3种防污(助)剂分别进行1∶1复配,共获得7种复配防污剂,制备相应的海洋防污涂料以检测其防污效能,发现喜树碱-TCPM、喜树碱-ZPT以及喜树碱-鱼藤酮这3种复配防污剂具良好的防污效能。进一步在上述涂料中选取了防污效能最优的含喜树碱涂料,在福建东山海域和海南陵水海域分别进行了海区挂板试验,结果表明含喜树碱涂料在这2个海域均显示出稳定、优异的防污效能,且期效可达13个月以上。文中研究为推进天然防污产物在海洋防污涂料中的应用进程提供了重要资料。
随着自修复技术的不断发展,微胶囊在防护涂层等领域日益表现出突出的应用优势。文中综述了单壁、双壁自修复微胶囊的配方设计与结构性能以及微胶囊的模拟仿真研究现状,综述了以异氰酸酯、环氧树脂、缓蚀-腐蚀抑制剂、植物油为修复剂的自修复微胶囊在防护涂层中的应用研究进展,总结了现有微胶囊自修复材料存在的问题,提出了将自修复微胶囊与分子动力学模拟相结合的研究方法,希望通过该方法建立微胶囊宏微观结构与性能的关联性规律,实现对微胶囊自修复机理的深入探索与研究。
混凝土具有多孔结构,水和离子可通过其孔隙渗入其内部,对其造成腐蚀。混凝土也是一种脆性材料,在应力的作用下,混凝土产生的微裂缝更进一步加快混凝土的腐蚀速度。混凝土防腐与基础和工业建设直接相关,发展高性能混凝土防腐涂料对于延长混凝土服役时间十分重要。文中系统介绍了混凝土的腐蚀机理并总结了硅烷及硅氧烷类涂层、表面成膜及孔隙封闭型涂层的研究现状和存在的问题。文中还结合课题组相关工作,重点介绍了渗入固结型混凝土防腐涂料的防护机理及防腐性能。最后,展望了混凝土防腐涂料未来的发展方向。
综述了石墨烯及氧化石墨烯在改性有机防腐涂料领域的研究现状。主要介绍了石墨烯及氧化石墨烯的改性和分散、石墨烯的功能集成及其在有机防腐涂料中的应用以及石墨烯和氧化石墨烯导电性对于有机防腐涂料的影响。目前,石墨烯有机防腐涂层在工业应用中的最大困难之一是赋予石墨烯有机防腐涂层主动保护功能。如果在工艺创新和工艺改进后,负载在石墨烯表面的纳米氧化物层增加到亚微米厚度,并具有粗孔隙率和强结合强度的特性,纳米氧化物/石墨烯复合材料改性的有机防腐涂料将同时具备优异物理屏障性能和主动防护性能。
自修复超疏水涂层是近年来多功能涂层研究的热点之一。文中总结了超疏水自修复涂层的修复机理,包括表面形貌的恢复和低表面能物质的补充。表面形貌的恢复可采用动态化学键和气体补偿来实现;低表面能物质的补充依靠在外界条件刺激下表面能驱动底层的低表面能物质迁移至涂层表面。目前有利用形状记忆合金实现大尺度结构损伤自修复、减少对外界刺激依赖实现自主自修复进程、利用分子结构设计自修复、多层光滑浸渍多孔表面(SLIPS)设计自修复等新的研究方向。同时介绍了自修复超疏水性能结合其他功能的多功能协同作用涂层的应用,包括超疏水自修复多功能纤维、超疏水防腐蚀自修复涂层和超疏水导电自修复涂层,各个功能间不是简单的叠加而是协同作用使涂层整体性能达到最佳,这为多功能涂层的设计提供了新思路。最后展望了自修复超疏水涂层的发展方向。
