2.2.2.1離子聚合物(離聚物)

　　在開(kāi)發(fā)自修復(fù)涂料的樹脂中，離聚物是十分令人感興趣的一類聚合物。在線性聚合物中加入約20%的帶有相反電荷的離聚物，依靠帶電基團(tuán)之間的相互作用，能形成聚合物網(wǎng)絡(luò)或產(chǎn)生互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而獲得涂膜所需的物理性能，并在一定溫度下，能失去作用力(解序化)，使涂料流動(dòng)，并可重新形成網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到修復(fù)的目的。

　　離聚物所形成的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度，取決于離聚物分子上所帶的基團(tuán)的相互作用力、基團(tuán)的數(shù)目、樹脂中含量以及離聚物的玻璃化溫度等。為適合自修復(fù)要求，須有合適的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度。因此，離子基團(tuán)的選擇是至關(guān)重要的，使其在合適的溫度下，能快速發(fā)生離子基團(tuán)之間的有序與解序化(order-disorder)。由于當(dāng)離聚物網(wǎng)絡(luò)解序后，物理性能會(huì)大大降低，所以要求網(wǎng)絡(luò)的有序-解序過(guò)程能以秒計(jì)或更快的速度下完成。有關(guān)離聚體的結(jié)構(gòu)和對(duì)聚合物材料的自修復(fù)性質(zhì)，在高分子領(lǐng)域已有廣泛的研究。而且，對(duì)于在涂料上的應(yīng)用，目前大多還處于應(yīng)用理論研究階段，但已顯示出有意義的前景。

　　2.2.2.2氫鍵

　　利用聚合物之間氫鍵的作用，為制備自修復(fù)涂料提供了廣闊的前景，并且已成為迄今最有成功可能的途徑之一。已經(jīng)有實(shí)例依靠氫鍵的作用，在縫隙兩邊施加適當(dāng)?shù)耐饬图訜峋涂蛇_(dá)到修復(fù)的目的。

　　還有研究開(kāi)發(fā)利用多重氫鍵形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并具有不同溫度下可逆的原理，制備自修復(fù)涂料，為使聚合物具有流動(dòng)性，要求其玻璃化溫度在40～50℃，黏流溫度在70～80℃。

　　2.2.2.3其他可逆非共價(jià)鍵

　　研究有潛在應(yīng)用于自修復(fù)涂料的可逆非共價(jià)鍵類型還有一些。π—π鍵相互作用，是基于π電子既具有供電子又具有吸電子性質(zhì)，因此，利用樹脂大分子中雙鍵的π電子相互作用，在一定條件下又可以分離發(fā)生流動(dòng)，達(dá)到修復(fù)。

　　利用高分子物理學(xué)中的高聚物推遲彈性的概念，制備自修復(fù)涂料。其原理是當(dāng)溫度高于樹脂(或樹脂中某一組分)的玻璃化溫度或高于黏流溫度時(shí)，樹脂發(fā)生流動(dòng)，溫度降低時(shí)獲得必需的涂膜性質(zhì)。這種涂料在應(yīng)用于小面積損壞上已有商品案例。

　　3·自修復(fù)防腐涂料

　　這種新型防腐涂料的設(shè)計(jì)，是基于可與金屬底材反應(yīng)的活性涂料，應(yīng)用于圖1中C和D示意的損壞，即大面積起層或局部起層的自修復(fù)防腐涂料。

　　3.1腐蝕終止劑

　　早在20世紀(jì)自修復(fù)涂料的名稱出現(xiàn)前，就已經(jīng)知道，當(dāng)涂膜損壞時(shí)，依靠涂料中腐蝕終止劑的滲出，與金屬底材反應(yīng)而得到修復(fù)。現(xiàn)在研究的重點(diǎn)是活性有機(jī)防腐涂料，在涂膜損壞底材曝露于腐蝕環(huán)境時(shí)，活性腐蝕終止劑能及時(shí)與底材反應(yīng)。過(guò)去基于六價(jià)鉻涂料是效果最佳的。但考慮到六價(jià)鉻對(duì)人體與環(huán)境造成污染，近些年來(lái)，提出使用新的環(huán)境友好型腐蝕終止劑，如有稀土類、苯并三唑類化合物以及富鎂底漆等，同時(shí)研究快速釋放終止劑的機(jī)理，開(kāi)發(fā)使用納米載體以及控制性釋放等方面，已經(jīng)有大量的報(bào)道。

　　目前，著重開(kāi)發(fā)可實(shí)際應(yīng)用的自修復(fù)防腐涂料，要求有長(zhǎng)期的防腐性能和修復(fù)性能，尚需克服存在的缺點(diǎn)，提高其性能，如研究防腐顏料、腐蝕終止劑與有機(jī)樹脂的相互作用等因素對(duì)終止劑的釋放速度的影響。此外，還要考慮到表面的修復(fù)效果，需要進(jìn)一步地深入探討。

　　3.2雙重修復(fù)體系

　　施工后的防腐涂膜如發(fā)生表面縫隙損壞，腐蝕性氣體或水分就會(huì)從縫隙滲入到金屬底材表面，造成底材表面點(diǎn)銹，甚至大面積銹蝕(底銹)，引起局部起層或大面積起層，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重破壞。因此，提出雙重自修復(fù)保護(hù)，涂料設(shè)計(jì)中要考慮，一方面利用自動(dòng)填縫修復(fù)，如涂料中加入膠囊材料;另一方面要考慮底材起層修復(fù)，研究有加入修復(fù)試劑，或在底材表面涂上反應(yīng)性修復(fù)試劑，當(dāng)水分滲入時(shí)，能與水反應(yīng)，形成致密層，起到保護(hù)作用。此外，還有開(kāi)發(fā)新型的修復(fù)試劑等。

　　4·自修復(fù)涂料的其他功能

　　目前，自修復(fù)涂料的開(kāi)發(fā)著重在于宏觀縫隙與微觀裂紋的修復(fù)，即外觀修復(fù)與防腐性能修復(fù)。但在其他修復(fù)功能上已被注意到，如表面疏水性修復(fù)和涂料與底材粘接性修復(fù)。如果始終能保持涂料與底材之間良好的粘接性，防腐性能就會(huì)大大提高，但由于腐蝕因素極為復(fù)雜，所以給產(chǎn)品開(kāi)發(fā)帶來(lái)困難，但也在不斷進(jìn)展。

　　此外，還有一種難度很高但令人感興趣的修復(fù)功能，便是顏色修復(fù)，它涉及到光學(xué)知識(shí)、顏料、助劑、樹脂等等方方面面的因素，可以期待，這方面的研究將會(huì)取得新的成果。

　　5·結(jié)語(yǔ)

　　作為一種智能涂料，自修復(fù)涂料無(wú)論從認(rèn)識(shí)上還是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)上看，是對(duì)傳統(tǒng)涂料的一種突破。因此，必須學(xué)習(xí)先進(jìn)的知識(shí)、創(chuàng)新的理念和其他學(xué)科的新知識(shí)，才能成功地開(kāi)發(fā)出新的涂料產(chǎn)品。通過(guò)10多年的開(kāi)發(fā)，已經(jīng)有自修復(fù)涂料成功應(yīng)用的實(shí)例，但由于涂料體系設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，尚有很多問(wèn)題需要解決，產(chǎn)品性能需要不斷完善與提高，研究還在不斷深化之中。

　　關(guān)于自修復(fù)涂料的有關(guān)文獻(xiàn)，很多發(fā)表在涂料專業(yè)之外的有關(guān)高分子學(xué)科和材料學(xué)科的期刊上，這也說(shuō)明涂料的開(kāi)發(fā)必須從其他專業(yè)的研究中獲得最新的成果，必須與其他學(xué)科相結(jié)合，涂料科學(xué)與技術(shù)才能有突破與發(fā)展。這就要求涂料科技工作者有更為廣泛的知識(shí)，才能開(kāi)發(fā)出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品。斷裂時(shí)，又能呈現(xiàn)流動(dòng)性。一般情況下需要外部條件，如提高修復(fù)溫度。

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