Page 54 - 《精细化工》2021年第10期
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·1984· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
2 自修复型水性聚氨酯防腐涂料
水性聚氨酯涂层经常被用于保护金属材料，但
是涂层遭受物理损坏或刮擦时，会发生微裂纹，随
后扩展为大裂纹，防护性能会变差，金属材料腐蚀
过程可能会加快，从而影响材料的使用寿命。自修
复涂料可以释放抑制剂来修复裂纹，恢复机械损
[47]
LUO 等 [44] 通过 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES） 伤，从而实现对金属的长期保护 ，具有自修复性
能的水性聚氨酯防腐涂层也因此引起人们的高度
和二乙醇胺（DEA）对 SG 进行了改性还原，制备
关注。
了具有游离氨基的还原磺化石墨烯（RSG）。然后通
2.1 生物基原料自修复型
过向水性聚氨酯中添加 RSG 作为防腐填料来制备
近年来，各种生物材料被用于防腐领域。TUHIN
水性聚氨酯复合涂料，反应路线如下所示。当在水
等 [48] 通过便捷的聚合途径，将腰果壳液、葵花籽油
性聚氨酯中添加质量分数 1.0%的 RSG 时，水性聚
提取的甘油单酸酯（MG，作为扩链剂）和二聚酸甘
氨酯复合涂料的水接触角和 Tafel 曲线以及盐雾实
油的多元醇（DAGP，作为支链生成单元）等作为
验结果显示出最佳的耐腐蚀性。 原料，合成了新型水性聚氨酯。合成的水性聚氨酯
通过软链段的迁移表现出固有的超快自愈性能，并
具有优异的耐腐蚀性。此外，合成的水性聚氨酯在
微生物暴露下可发生降解，在机械损伤修复后，这
种水性聚氨酯仍能保持抗腐蚀性能，并使被涂覆的
低碳钢板的腐蚀速率比裸板低 300 倍。因此生物基
聚氨酯具有巨大的应用潜力。
2.2 紫外线固化自修复型
水性聚氨酯可通过紫外固化获得交联结构，提
高水性聚氨酯的防腐性能。LI 等 [49] 开发了能够自动
修复裂缝的硫醇烯紫外线固化水性聚氨酯交联网
络，用于防腐涂料的应用。愈合机理为三乙胺催化
的硫醇二硫键交换反应引起交联网络的重排。目视
检查显示，裂纹的可修复性可以重复至少两次。此
外，在腐蚀和电化学测试方面进一步证明了自修复
作用。相比之下，没有二硫键的对照样品无法自我
修复。这提供了一种实现自修复水性聚氨酯的简单
方法，以适应高性能和环保型防腐涂料的发展趋势。
用纳米粒子对水性聚氨酯进行改性，每种纳米
2.3 微胶囊型自修复型
粒子都有其特性，如 OMMT 价格低廉，但良好的亲 微胶囊修复原理为：当材料内部出现裂纹时，
水性使其不能平均分散在水性聚氨酯基质中，可以 在裂纹尖端的应力作用下，微胶囊发生破裂，内部
通过对其改性降低它的亲水性，以改善分散性，从 的修复剂迅速渗入到材料的损伤部位，与埋置在基
而提高水性聚氨酯的防腐性能；SiO 2 纳米粒子可以 体或涂层中的催化剂相互作用，在裂纹处实现聚集、
形成超疏水界面，且本身具有防腐性能，但纯 SiO 2 补充、缝合、自愈，有效延长了原材料的使用寿命。
纳米粒子防腐性能不强，可以对其官能团功能化， 微胶囊修复适用于金属损伤界面自修复的高性能涂
然后加入水性聚氨酯中，可提高水性聚氨酯的防腐 料 [50] 。LI 等 [51] 将亚麻籽油（一种自修复剂）封装在
性能；CuO 纳米粒子有毒，在应用上受到了限制 [45] ， 用 GO 改性的聚丙烯腈（PAN）壳中，制造了同轴
故可以合成铜锌复合氧化物，既降低了毒性又可以 静电纺丝核壳纤维。将电纺纤维嵌入水性聚氨酯涂
实现较好的防腐性能；石墨烯不易分散，有严重的 料中以制备自修复涂层。当出现裂纹/微裂纹导致核
团聚趋势，而 GO 表面具有丰富的含氧官能团（例 壳纤维破裂时，芯材亚麻籽油将被释放与氧气发生
如羧基、环氧基、羟基等） [46] ，这使其更易于与水 反应从而固化，填充在裂纹中，使裂缝/微裂缝可以
性聚氨酯复合，提高防腐性能。 自主愈合。电化学阻抗实验显示，质量分数为 89%
