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建筑装饰材料智能修复涂层制备方法探析

表面技术 2024年第6期53卷 45-54,89页

作者：陈惠江西科技学院南昌330098

随着社会经济的发展,建筑装饰材料的使用不可或缺,其长久性和稳定性受自然环境腐蚀的考验。施加涂层是有效的防腐手段,解决自修复涂层稳定性和长久性的问题也是防腐科学研究和实际应用的前沿。综述了几种常见的自修复涂层的制备及防腐机... 详细信息

随着社会经济的发展,建筑装饰材料的使用不可或缺,其长久性和稳定性受自然环境腐蚀的考验。施加涂层是有效的防腐手段,解决自修复涂层稳定性和长久性的问题也是防腐科学研究和实际应用的前沿。综述了几种常见的自修复涂层的制备及防腐机制:外援型自修复涂层,在涂料中添加含成膜物质/缓蚀剂的微胶囊,当涂层受到机械冲击后胶囊随之破裂并释放成膜物质/缓蚀剂,形成保护膜或抑制电化学反应保护金属基底;本征型自修复涂层,其涂层基质对环境因素敏感,在环境刺激下通过恢复涂层基质聚合物网络中内在化学键和/或物理构象而修复涂层,其主要包括动态键型和形状记忆型自修复涂层;多重自修复涂层,通过将含有成膜剂/缓蚀剂的微胶囊掺进可恢复涂层基质聚合物中,使其兼顾外援型和本征型自修复涂层的性能。总的来说,自修复涂层的防腐机制主要是通过在涂层中添加缓蚀剂/成膜物质或使涂层恢复活性来抑制涂层下的金属电化学腐蚀,目前建筑装饰用的自修复防腐涂层已逐步应用到建筑防腐工程中,但仍需要在多个方面进行更加深入的研究,多重自修复涂层是未来自修复涂层研究和应用发展的方向,其长效稳定性及制备工艺是主要的科学问题。

关键词：自修复防腐涂层外援型自修复本征型自修复多重自修复建筑装饰材料

高强度本征型自修复有机硅弹性体的制备及性能研究

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高强度本征型自修复有机硅弹性体的制备及性能研究

作者：林子谦广东工业大学

学位级别：硕士

有机硅弹性体是由线性聚硅氧烷经过硅醇缩合、硅氢加成等交联反应而形成的一种弹性体。因其独特的有机/无机杂化分子结构,使其兼具其它大多数有机高分子不可比拟的耐老化、耐高低温、耐候、生物相容性等性能,在交通运输、医疗卫生、航... 详细信息

有机硅弹性体是由线性聚硅氧烷经过硅醇缩合、硅氢加成等交联反应而形成的一种弹性体。因其独特的有机/无机杂化分子结构,使其兼具其它大多数有机高分子不可比拟的耐老化、耐高低温、耐候、生物相容性等性能,在交通运输、医疗卫生、航天航空等领域被广泛应用。然而,有机硅弹性体在生产和使用的过程中难免会产生损伤而导致不利的影响,为此有必要开发具有自修复功能的有机硅弹性体。然而,自修复性能依赖于分子网络的高度动态性,因此现有自修复有机硅弹性体通常无法兼顾力学性能和自修复能力,这限制了自修复有机硅弹性体在某些对力学强度要求比较高的领域中的应用,因此开发兼具高力学性能和优异自修复能力的有机硅弹性体具有重要的理论意义和应用价值。目前,为获得高力学性能和优异自修复能力的有机硅弹性体,主要通过在聚硅氧烷分子网络中同时引入动态共价键和超分子相互作用而实现。但由于现有动态共价键和超分子相互作用来自于不同的交联剂分子,使其分别存在于不同的交联链或交联网络中,导致交联网络和动态键的分布不均匀,强弱动态键的协调性降低。为了进一步解决上述问题,本论文以两种具有不同反应位点的氨基改性聚二甲基硅氧烷为基体,通过与具有不对称官能团的交联剂对羧基苯甲醛(FBA)反应,制备了两种分别具有单重不对称动态交联链结构和双重不对称动态交联链结构的高强度自修复有机硅弹性体,研究了弹性体的力学性能、自修复性能、固相再生性能和自修复机理等,并探讨了弹性体在胶粘剂和柔性传感器等领域的应用。1.基于单重不对称动态交联链结构的自修复有机硅弹性体的制备及性能研究(1)通过3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-554)、八甲基环四硅氧烷(D)和六甲基二硅氧烷(MM)在四甲基氢氧化铵(TMAH)催化下聚合制备了几种具有不同氨值的氨丙基改性的聚二甲基硅氧烷(PMAS),通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(H NMR)对PMAS的结构进行了表征。(2)通过PMAS与具有不对称官能团的交联剂FBA反应进行交联,制备了具有动态离子氢键和亚胺键的不对称交联链结构的自修复有机硅弹性体(PMAS-FBA)。研究结果表明,弹性体PMAS-FBA的力学性能可以通过改变氨值和交联剂的加入量进行调控。当n(NH)/n(FBA)=2时,随着氨值的增加,弹性体力学性能由软而弱转变为强而韧最终转变为硬而脆。随着交联剂加入量的增加,弹性体的拉伸强度先增加后降低,断裂伸长率先降低后增加。其中弹性体PMAS3.5-FBA-2呈现出较好的综合力学性能,其拉伸强度为5.27±0.44 MPa,断裂伸长率为257±32%,韧性为11.43±1.42 MJ·m。(3)弹性体PMAS-FBA具有优异的热响应自修复和固相再生性能。切断的弹性体PMAS3.5-FBA-2样品重新拼接并在60°C修复3 h后力学性能可恢复到原始的95%以上。剪碎的弹性体PMAS3.5-FBA-2样品在60°C和10 MPa压力下模压2 h后可以进行固相再生,经过三次的循环再生后,再生样品的力学性能还能保持原始的90%以上。此外,弹性体的这种自修复行为被证明由动态离子氢键和亚胺键协同贡献。2.基于双重不对称动态交联链结构的自修复有机硅弹性体的制备及性能研究(1)通过γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷(CG-605)、D和MM在TMAH催化下聚合制备了三种具有不同氨值的二乙烯三胺丙基改性的聚二甲基硅氧烷(PDETAS),通过FTIR和H NMR对PDETAS的结构进行了表征。(2)通过PDETAS与FBA反应进行交联,制备了具有动态离子氢键、亚胺键和缩醛胺键的双重不对称动态交联链结构的自修复有机硅弹性体(PDETAS-FBA)。研究结果表明,弹性体PDETAS-FBA的力学性能可以通过改变氨值和交联剂的加入量进行调控。随着氨值的增加,弹性体的力学性能增加。随着交联剂加入量的增加,弹性体的拉伸强度增加,断裂伸长率降低。三种不同氨值的PDETAS以n(NH&NH)/n(FBA)=2的比例加入FBA制备的弹性体呈现出较好的综合力学性能,弹性体PDETAS1-FBA-2、PDETAS2-FBA-2和PDETAS3-FBA-2分别具有2.60±0.08、6.45±0.12和12.02±0.11 MPa,且分别具有26.03±1.95、28.58±1.77和25.63±1.16 MJ·m的韧性。此外,弹性体的优异力学性能被证明由双重不对称交联链结构和离子氢键的牺牲断裂赋予。(3)弹性体PDETAS-FBA具有优异的热响应自修复和固相再生性能。切断的弹性体PDETAS3-FBA-2样品重新拼接并在100°C修复2 h后,其力学性能可恢复到原始的95%以上。剪碎的弹性体PDETASx-FBA-2样品在80°C和10 MPa压力下模压2h后可以进行固相再生,经过三次的循环再生后,再生样品还能保持优异的力学性能。此外,弹性体的这种自修复行为被证明由动态离子氢键、亚胺键和缩醛胺键

关键词：有机硅弹性体本征型自修复亚胺键离子氢键缩醛胺键

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本征型自修复聚合物材料研究进展

现代化工 2019年第8期39卷 23-26,32页

作者：范泽文李孟宇肖航张慧慧韩昕封翔楠李巧玲中北大学理学院

对本征型自修复进行了详细介绍,具体阐述了利用酰腙键、二硫键、Diels-Alder反应等可逆共价键以及氢键、疏水、静电和金属配体作用等可逆非共价键来制备自修复材料的修复机理和研究现状,最后阐述了本征型自修复材料目前存在的问题,以及... 详细信息

对本征型自修复进行了详细介绍,具体阐述了利用酰腙键、二硫键、Diels-Alder反应等可逆共价键以及氢键、疏水、静电和金属配体作用等可逆非共价键来制备自修复材料的修复机理和研究现状,最后阐述了本征型自修复材料目前存在的问题,以及未来的发展目标和方向。

关键词：本征型自修复自修复机理聚合物材料

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本征型自修复聚合物材料研究进展

化工进展 2012年第7期31卷 1549-1554页

作者：李海燕张丽冰王俊东北石油大学化学化工学院黑龙江大庆163318

回顾了自修复聚合物材料的研究现状,目前所采用的自修复方法主要包括外援型自修复(纳米粒子自修复、微胶囊自修复、空心纤维自身修复、微脉管自修复等)和本征型自修复(可逆共价键自修复、可逆非共价键自修复),重点介绍了本征型自修复聚... 详细信息

回顾了自修复聚合物材料的研究现状,目前所采用的自修复方法主要包括外援型自修复(纳米粒子自修复、微胶囊自修复、空心纤维自身修复、微脉管自修复等)和本征型自修复(可逆共价键自修复、可逆非共价键自修复),重点介绍了本征型自修复聚合物材料的最新研究进展,可逆共价键自修复是通过在体系中引入酰腙键、双硫键、N—O键、Dieal-Alder可逆反应等实现的,可逆非共价键自修复是借助于体系中的氢键作用、疏水作用、静电作用、离子作用、大分子扩散作用、金属配体作用等机理实现的,对它们的修复机理及研究现状进行了系统的阐述,展望了自修复材料潜在的应用领域,如高屋建筑、核材料贮存、生物医疗材料等。

关键词：本征型自修复聚合物材料自修复机理

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本征型自修复热固性聚合物的研究进展

热固性树脂 2017年第4期32卷 40-46页

作者：曹珊李梅李守海夏建陵黄坤中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室江苏南京210042

综述了通过可逆Dieal-Alder反应以及将可逆共价键双硫键、酰腙键、氮氧自由基等引入环氧树脂、聚氨酯、聚酮树脂、聚酯以及聚丙烯酸酯中,实现本征型自修复的研究进展。

关键词：本征型自修复可逆共价键双硫键酰腙键氮氧自由基环氧树脂聚氨酯聚酮树脂聚酯聚丙烯酸酯

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自修复织物研究进展及其医疗防护应用展望

棉纺织技术 2024年第2期52卷 90-94页

作者：王心淼房艳华朱孟府吴金辉中国人民解放军军事科学院系统工程研究院北京100166 国家生物防护装备工程技术研究中心天津300161

针对纺织领域内传统织物被撕破或刺破后很难修复的问题,基于现有研究成果,对当前自修复织物的技术发展现状进行总结。介绍了自修复织物基于构成形式和自修复机理的分类,分析了自修复织物的研究进展及存在的问题,展望了自修复织物在医疗... 详细信息

针对纺织领域内传统织物被撕破或刺破后很难修复的问题,基于现有研究成果,对当前自修复织物的技术发展现状进行总结。介绍了自修复织物基于构成形式和自修复机理的分类,分析了自修复织物的研究进展及存在的问题,展望了自修复织物在医疗防护领域的应用趋势。认为:自修复织物不仅能够延长织物的使用寿命提高可靠性,还将为智能服装设计奠定必要的技术基础。自修复织物在医疗防护领域具有巨大的应用前景,未来可应用于医用帐篷、医用防护口罩及医用防护服等不同医疗防护装备。

关键词：自修复织物外援型自修复本征型自修复医疗防护领域医用防护服

异腈参与的多组分反应制备本征型自修复聚合物

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异腈参与的多组分反应制备本征型自修复聚合物

作者：李宇鹏江西科技师范大学

学位级别：硕士

多组分反应(MCRs)可以将三种或三种以上的反应物经过一步反应生成含有所有组分主要结构片段的化合物,被广泛用于有机合成,特别是药物合成。MCRs的最大优点在于可以通过简单改变起始反应物就可以得到多样性的产物。Passerini反应和Ugi反... 详细信息

多组分反应(MCRs)可以将三种或三种以上的反应物经过一步反应生成含有所有组分主要结构片段的化合物,被广泛用于有机合成,特别是药物合成。MCRs的最大优点在于可以通过简单改变起始反应物就可以得到多样性的产物。Passerini反应和Ugi反应为MCRs典型代表,不仅具备了多组分反应的一切优点,而且反应条件温和、无需催化剂,原子节约等优点。随着化学科学的发展,MCRs反应也逐渐从小分子的合成应用到高分子研究领域。本文利用可再生资源糠醛为原料,通过多组分反应合成含呋喃环的线性聚合物,然后通过Diels-Alder反应得到交联聚合物,由于Diels-Alder反应为可逆反应,使其具备了自修复性能。1.以胺为原料合成两种异腈化合物,利用Passerini反应,制备出含呋喃环的线型聚合物,通过与N,N’-(4,4’-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺(BMI)进行交联得两种交联聚合物。对其进行溶剂耐性、热学性能、力学性能、修复能力等进行相关测试。其修复能力分别为55.8%和74%,且对溶剂的耐性良好。2.利用Ugi反应,通过切换原料制备出一系列的含呋喃环的线性酰胺类聚合物,通过与BMI交联制备可自修复聚合物。在线性聚合物中引入芳香环的来使其耐热,硬度等性能提升。其中聚合物的修复能力可达90%以上,且含芳香环线型聚合物在最终制备的交联聚合物拉伸强度较高,韧性相对较低,自修复效果较弱为42%,而不含芳香环线型聚合物在D-A反应以后生成的交联聚合物韧性较好,自修复能力相对较好。3.利用Ugi和Passerini反应的特点引入二硫键和D-A共价键,来降低自修复聚合物的修复条件,使其聚合物可以在UV光照下也可以修复。通过原始样品和修复后样品的拉伸应力应变测试,来测试修复性能,其中UV光照虽然使聚合物表面愈合,但力学性能减弱明显修复率可达60%。此外利用上述的思路设计了两种同时含有亲水性片段和可逆D-A共价键的交联聚合物,使其具备了吸水能力和自愈能力。吸水能力分别为49.3%和65.3%。

关键词：糠醛异腈 D-A反应多组分反应本征型自修复

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利用糠醛及其衍生物制备本征型自修复聚合物

利用糠醛及其衍生物制备本征型自修复聚合物

作者：曹星星江西科技师范大学

学位级别：硕士

自修复高分子材料由于其本身内置有修复物理损伤的能力,能够有效地防止灾难性事故和延长材料的使用时间,引起了各国科研工作者的广泛关注。需要修复的物理损伤可以是机械变形导致断裂,化学腐蚀和辐射降解等,为进一步加深对本征型自修复... 详细信息

自修复高分子材料由于其本身内置有修复物理损伤的能力,能够有效地防止灾难性事故和延长材料的使用时间,引起了各国科研工作者的广泛关注。需要修复的物理损伤可以是机械变形导致断裂,化学腐蚀和辐射降解等,为进一步加深对本征型自修复聚合物的研究和应用,本文利用可再生资源糠醛为起始原料合成了一系列功能小分子化合物,然后将这些小分子通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)或合成聚氨酯,最后通过交联反应制备了具有修复性能的聚合物,并利用扫描电子显微镜(SEM)证实了这些聚合物具有良好的修复性能。本论文主要内容包括:1.以糠醛为原料,利用Baylis-Hillman反应制备了一系列糠基丙烯酸酯类小分子化合物,通过对可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)的研究,首先合成了RAFT试剂三硫代碳酸酯,然后将糠基丙烯酸甲酯进行RAFT聚合,最后再与双马来酰亚胺(BMI)以不同比率交联得到交联聚合物。并进行热、耐溶剂性以及修复效率等相关性能测试,研究发现,当F/M比值为2/1时,有最佳的修复效率,修复率可达到85%,经过反复的自修复测试,表明所制备的聚合物能在同一损伤位置进行多次修复。2.以糠基丙烯酸羟乙酯为原料,分别与TDI和HDI反应得到两种聚氨酯,然后与双马来酰亚胺发生交联反应得到交联聚氨酯PU-1、PU-2。然后进行热、力、耐溶剂性、自修复等相关性能测试,PU-1、PU-2有很好的耐高温性,二者均有较高的玻璃化转变温度,在自修复性能方面,这两种交联聚氨酯都具有很好的修复性能,经过5小时的热修复,修复效率分别可达到88%和85%。3.以5-羟甲基糠醛为原料,制备了含有两个羟基的功能小分子,再与TDI和HDI合成聚氨酯,最后通过与双马来酰亚胺(BMI)交联反应得到两种修复性能良好交联聚氨酯PU-3、PU-4。PU-3、PU-4有较好的热学性能以及抗溶剂效应,对PU-3、PU-4修复性能研究发现:这两种交联聚氨酯均具有良好的修复性能,修复率分别可达到91%和95%,与PU-1、PU-2相比,修复率明显提高。

关键词：糠醛衍生物本征型自修复聚合物

基于C-ON热可逆键的本征型自修复高分子材料

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