【摘要】：船舶、海洋結(jié)構(gòu)物及鋼結(jié)構(gòu)通常都需要涂覆涂層材料實(shí)現(xiàn)保護(hù)目的。但防護(hù)涂層在服役時(shí),除了受到環(huán)境介質(zhì)的腐蝕、海洋生物的附著污損外,還會(huì)受到海面漂浮物等的撞擊擦傷。近年來(lái),具有自愈合性能的材料及涂料得到廣泛的關(guān)注。研究較多的外援型自愈合材料依靠預(yù)先包埋在材料或涂料的微膠囊破裂實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷區(qū)域的修復(fù)。而本征型自愈合材料則依靠本體自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)實(shí)現(xiàn)損傷的自愈合。聚氨酯彈性材料被證明是一種本征型的自愈合材料。為了順應(yīng)綠色環(huán)保理念,防護(hù)涂料水性化已成發(fā)展的必然選擇。因此,水性聚氨酯彈性材料及涂層的自愈合行為機(jī)理研究具有重要科學(xué)意義和工程價(jià)值。本文自主設(shè)計(jì)合成了硬段重量分別為25%、30%、35%、40%、45%的PPG-BDO-TDI型聚氨酯乳液,制備了相應(yīng)的水性聚氨酯彈性材料,粉體增強(qiáng)復(fù)合材料和防護(hù)涂層。利用紅外光譜、差熱分析、熱重分析、拉伸試驗(yàn)機(jī)表征了彈性材料的結(jié)構(gòu)與性能。系統(tǒng)研究了硬段含量、愈合時(shí)間、損傷方式、多次損傷及加載速率對(duì)彈性材料自愈合行為與性能的影響,并提出了自愈合機(jī)理模型。結(jié)果表明:成功合成不同硬段含量的彈性材料,聚氨酯包含兩個(gè)明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,表明聚氨酯中存在軟硬段互不相容的微相分離結(jié)構(gòu)。熱重顯示300℃以下,聚氨酯彈性材料有較好的耐熱性。隨著硬段含量增加,彈性材料的斷裂強(qiáng)度和彈性模量增加,而延伸率下降。自愈合率隨硬段含量的增加而下降,當(dāng)硬段超過(guò)45%時(shí),彈性材料完全失去自愈合能力。局部損傷彈性材料在48小時(shí)自愈合率達(dá)到最大,斷裂強(qiáng)度最高可恢復(fù)為原始的90%,延伸率可恢復(fù)為原始的30%,愈合率要高于拉斷和割斷試樣。試樣在同一部位反復(fù)斷裂,其自愈合能力不斷降低,經(jīng)七次斷裂后徹底失去自愈合能力。隨加載速率增加,試樣自愈合率略升高。粉體增強(qiáng)復(fù)合材料自愈合率隨粉體含量增加而減小,當(dāng)粉體含量為3.5%,試樣失去自愈合能力。機(jī)械剪切力加入粉體的自愈合率高于超聲分散。不同粉體增強(qiáng)復(fù)合材料自愈合率由高到低為納米二氧化硅硅藻粉鈦白粉碳納米管。防護(hù)涂層自愈合率要遠(yuǎn)低于彈性材料,隨硬段含量增加,自愈合率下降,40%硬段含量涂層已經(jīng)失去單次損傷后的自愈合能力。
【圖文】：

入裂紋深處進(jìn)行高度粘合，同時(shí)催化劑進(jìn)一步發(fā)揮作用阻止裂面的進(jìn)一步生逡逑長(zhǎng)。但微膠囊的直徑，壁厚，包括微膠囊芯材等一系列問(wèn)題都會(huì)影響自愈合效逡逑果。由于這些缺點(diǎn)，微膠囊法的應(yīng)用范圍受到很大的限制。圖１．１為微膠囊法逡逑的原理示意圖：逡逑Ｉ邐ｒ邐１邋１邐．邐＇爐邋．．．．邐＊逡逑ｖ＿．‘邐＊邐“１＇．．人邋＊邐＊？邋Ａ邋＊邐）逡逑圖１．１微膠囊法原理示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑８逡逑

Ｋｕｒｔ邋Ａｌｄｅｒ共同發(fā)現(xiàn)了邋Ｄ－Ａ可逆反應(yīng)，通過(guò)Ｄ－Ａ可逆反應(yīng)實(shí)現(xiàn)涂層的自修復(fù)逡逑［４Ｑ］。Ｄ－Ａ可逆反應(yīng)機(jī)理如下圖１．２：逡逑ｒｅａｃｔｉｏｎ逡逑、Ｄ逡逑圖１．２邋Ｄ－Ａ反應(yīng)原理示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｄ－Ａ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ逡逑目前關(guān)于熱引發(fā)研宄較多的就是Ｄ－Ａ反應(yīng)，Ｄ－Ａ反應(yīng)中利用含呋喃環(huán)和馬逡逑來(lái)亞酰胺作為熱可逆反應(yīng)聚合的單體來(lái)實(shí)現(xiàn)愈合。魏洪亮通過(guò)具有呋喃側(cè)鏈組逡逑分的水溶性聚合物與馬來(lái)亞酰胺發(fā)生Ｄ－Ａ反應(yīng)制備水凝膠己經(jīng)獲得成功１４１＇邋４２＿逡逑４３＿４４］。Ｄ－Ａ反應(yīng)作為一種新穎的自愈合方法目前的研宄處于基礎(chǔ)階段，國(guó)內(nèi)的逡逑研宄己經(jīng)取得重大突破，但在愈合效率方面表現(xiàn)的并不優(yōu)異，還需要有關(guān)學(xué)者逡逑的深入研宄。逡逑光引發(fā)是指在不同光照強(qiáng)度的條件下引發(fā)基體材料愈合。光引發(fā)同樣是通逡逑過(guò)光照進(jìn)而影響到高分子內(nèi)部的鍵能變化以及共價(jià)鍵的重組和構(gòu)象從而發(fā)生環(huán)逡逑反應(yīng)。Ｃｈｕｎｇ邋［４５］等利用環(huán)反應(yīng)制備了自愈合高分子聚合物，當(dāng)材料損傷后，，在逡逑波長(zhǎng)大于２８０ｎｍ進(jìn)行光照，實(shí)現(xiàn)了開環(huán)閉合。并通過(guò)紅外證實(shí)了高分子聚合物逡逑發(fā)生了愈合。Ｇｈｏｓｈ等人制備了一種具有自愈合能力的聚氨酯，自愈合機(jī)理如逡逑下圖。涂層中的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)含有殼聚糖和氧雜環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)，當(dāng)涂層表面損逡逑傷后
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ637

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2626160