[發明專利]一種微血管自修復涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201710828793.X
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN108299666B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 董金虎
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08J7/00;C08J5/00;C09D163/00;C09D7/62;C08L63/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種微血管自修復涂層的制備方法，該方法所制備的涂層由底層涂層和面層涂層構成，在底層涂層中構建微血管網絡并注入修復劑，在面層涂料中加入固化劑。面層涂料受損時，修復劑通過微血管網絡在受損位置溢出，與面層涂料中的固化劑反應后愈合損傷。本發明所構建的微血管網絡系統由“主動脈”和“毛細血管”構成，“主動脈”直徑大、修復劑儲量大、植入深，不易受損；而“毛細血管”直徑小、排布相對密集、植入淺，易于與面層涂料同步受損；保障了涂層具有較高的修復效率，且能夠實現同一位置的多次修復。

技術領域

本發明屬于自修復聚合物材料領域，具體涉及一種微血管自修復涂層的制備方法。

背景技術

聚合物在環境和載荷的作用下容易老化，在表面和內部產生微裂紋，使材料的使用性能下降、壽命縮短。若能夠使聚合物的微裂紋自動修復，使其不至于發展成破壞，勢必能夠延長其使用壽命，提高使用安全可靠性。自修復聚合物材料是在20世紀70年代被提出的，經過40多年的發展，先后出現了多種修復裂紋的方法：(1)利用分子間相互作用進行修復；(2)利用熱可逆交聯反應進行修復；(3)利用液芯纖維法進行自修復；(4)利用微膠囊法進行仿生自修復。這其中，利用分子間相互作用和熱可逆交聯反應兩種自修復方法需要提供一定的溫度等外界修復環境，且很難做到對微裂紋的及時修復；液芯纖維法和微膠囊法則由于修復劑的儲量有限且在基體中的分布相對固定，不能實現對基體同一位置的多次修復。

2001年，S.R.White首次制備了DCPD-UF微膠囊，并將其與粉末狀的Grubbs催化劑一起加入到EP基體中。當微膠囊被微裂紋破壞時，DCPD釋放到裂紋位置，并與催化劑接觸，引發開環聚合反應，將裂紋粘合在一起。之后，E.N.Brown、M.W.Keller、B.J.Blaiszik、K.S.Toohey、A.R.Hamilton以及M.Baginska等人在該領域開展了系統性的研究工作，取得了很多有價值的研究成果。而為了實現自修復材料的多次修復，在微膠囊自修復復合材料的基礎上，K.S.Toohey等人開展了微血管網絡自修復涂層的研究。該仿生涂層-基材的結構為：將內部裝滿修復劑的三維微血管網絡植入基體材料中，實驗采用的基體材料厚度為5-7mm，具有一定的韌性，然后在基體材料表面涂覆一層500-800μm厚的含有催化劑的脆性涂層。材料受損時，脆性涂層首先產生裂紋，修復單體通過微血管的運送進入受損面，與涂層中的催化劑反應來修復裂紋。研究表明，對于產生于EP涂層的單一裂紋而言，微膠囊涂層只能修復一次，而微血管系統可以修復多達七次。由此可見，三維微血管網絡自修復方法可以對基體材料進行多次修復，具有其它方法不具備的優勢。

K.S.Toohey等人報道的三維微血管網絡，是采用3D打印技術，以石蠟為材料完成微血管的制備后，再將微血管植入基體材料中，然后加熱清除石蠟后形成三維網絡結構。但在實際應用中，通過3D打印完成的石蠟三維微血管成本較高、移植也比較困難，且液體石蠟也不很難清除干凈，不利于微血管自修復涂層的推廣應用。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明公開了一種微血管自修復涂層的制備方法。該微血管自修復涂層能夠實現對涂層材料同一位置的多次修復，將其應用于不便于維護或者維護成本較高的工件表面，可以有效延長工件的使用壽命、降低綜合應用成本的目的。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種微血管自修復涂層的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，填料的表面改性：首先稱取一定質量的白云母、重質碳酸鈣、石英粉和納米SiO2作為填料，然后分別稱取相應填料質量1.5～2％的硅烷偶聯劑KH-560，將硅烷偶聯劑KH-560用無水乙醇按照質量稀釋成5～10％的溶液，在攪拌的條件下均勻噴入相應的填料中，然后在60℃條件下烘干備用；