摘要：本文介紹了一種壓痕可修復熱固性粉末涂料的制備及修復方法。在現有聚酯樹脂體系為基礎，研究了粉末涂層的熱修復性能，在借助一定外力的條件下，僅限于塑形修復。

關鍵詞：可修復熱固性粉末涂料   聚酯樹脂 粉末涂層

引言

粉末涂料在我國發展已有幾十年的歷史，由初期的家電領域涂裝迅速擴展到交通設施、機械、建筑、石油化工、電子電器、航空航天等幾十個金屬非金屬行業，市場前景非常廣闊。

熱固性粉末涂料不僅性能卓越、效費比優異，同時也較其他類別涂料更加環保。但是缺點同樣也很明顯，因其交聯固化的性質決定了涂層遇到損傷無法彌補，造成永久性缺陷，影響防護性能及裝飾性。

基于這個初衷我們研發了一款通過加熱涂層，表觀可恢復至原始狀態，并且可重復、多種修復方式的自修復粉末涂料。

自修復(Self-Healing)/自愈合，即源于醫學和生物學的自愈合能力，將其用于材料科學具有仿生的含義。Self-Healing即自修復涂料包含更廣泛的內涵，即涂層產生裂痕后能自動修復裂痕。根據文獻資料自修復涂料(self-healing coatings)是20世紀90年代提出來的一種智能涂料的名稱，指涂層遭到破壞后具有自修復功能，或在一定條件下具有自修復功能的有機化合物涂料。

依靠涂層本身流動和物體力學的形變，并能形成化學鍵或物理作用，自動將劃痕縫隙修復，成為本征修復型。因此，自修復涂料不需要加入特定的修復試劑，也不限于某一種損壞。利用高分子物理學中的高聚物推遲彈性的概念，制

備自修復涂料。其原理是當溫度高于樹脂(或樹脂中某一組分)的玻璃化溫度或高于黏流溫度時，樹脂發生流動，溫度降低時獲得必需的涂膜性質。此類涂料行業通常稱之為熱修復涂料或記憶涂層，見圖1。

本文針對戶外聚酯型可修復(記憶)涂層的物理性能進行簡單分析。

1、實驗

1.1實驗原料

聚酯樹脂：SJ4#E 工業品，市售；固化劑：TGIC,工業品，市售；流平劑 ：GLP588，工業品，市售；砂紋劑：工業品，市售；鈦白粉：R902，市售；BaSO4:工業品，市售；助劑：工業品，定制。

1.2實驗過程

1.2.1實驗配方

配方所用原料及用量見表1。

1.2.2 預混合

按表1配方稱好的原材料放入高速實驗攪拌鍋(自制，轉速90 r/min)預混5分鐘得到均勻分散的預混料。

1.2.3 擠出壓片

設定擠出機(煙臺杰程TSK22實驗擠出機)參數見表2，

達到工藝條件開啟壓輥、喂料器，收集擠出的料片冷卻30分鐘以上。留意擠出溫度的變化及物料是否均勻連續擠出。

1.2.4 料片研磨

磨粉機(煙臺東源U2型磨粉機)，設定參數如：表4后進行研磨，得到d50為38μm粉末，符合粒徑要求。

1.2.5底 材處理、噴涂、烘烤

底材選用冷軋馬口鐵12 cm×6.5 cm×0.8 cm，使用氧化鋁耐水砂紙400#進行表面打磨，壓縮空氣吹掉表層砂礫灰塵，丙酮擦拭表面后清水沖洗，在180℃實驗電熱鼓風恒溫干燥箱烘烤5分鐘使其板材表面干燥。

取樣粉放入逸飛實驗噴槍粉斗，設定氣壓0.4Mpa，電壓60kV，噴涂后使用實驗電熱鼓風恒溫干燥箱(上海雙彪101(1)型，精度±2℃)在設定的溫度和時間：10 min @ 200 ℃進行固化，得到的樣板進行檢測。

工藝：馬口鐵→砂紙打磨→氣槍吹凈→丙酮擦拭→清水沖洗→噴涂→固化

2、結果與討論

涂層性能測試結果見表4。

熱修復測試結果見圖2、圖3。將樣板經過30 s@200 ℃加熱后，涂層壓痕恢復，恢復后重復壓痕，并進行第二次100℃熱水浸泡，壓痕。

3、結語

通過以上檢測可以發現自修復涂料常規性能基本滿足使用需求，鉛筆硬度檢測低于常規產品，造成易損傷，修復能力僅局限于塑性變形，對于內聚破壞型的修復幾乎無法完成，因為涂層分子鏈斷裂，配方中沒有能夠重新進行反應的物質，解決方法可以考慮微膠囊技術，引入微膠囊形成愈合劑及引發劑，當有裂痕擴展時，嵌在其中的微膠囊被撕裂，愈合劑通過毛細管作用釋放到受損區域，遇到催化劑便會產生交聯反應，從而將裂縫處粘合修補好。這種方法還要對樹脂、膠囊、修復方式進行重新設計研發，如輻射、電阻、微波、磁敏、過氧化物、引發劑、可逆反應等方式，但是他們的優缺點依然很明顯。

目前熱固性粉末涂料自修復技術尚不成熟，需要借助涂料以外的外力進行一定的反應才能修復涂層，嚴格意義上來說不能算自修復。實際應用意義不大，需要對材料、修復方式進行重新論證。從材料本身來說持久簡單的自修復粉末涂料并不容易完成，因為粉末涂料固化過程本身是不可逆的，固化完成后涂層也就終止反應。

通過對涂層自修復技術進行總結，目前依賴單一技術實現的涂層自修復仍存在不同程度的缺點，限制了涂層自修復技術的產業化應用。將多種自修復技術配合使用將成為自修復涂層的發展趨勢。通過調控多機制間的有序表達和高效協同，可實現對大尺寸裂痕的反復修復，構建長效智能涂層體系，這對于延長涂層的服役時間、降低維護成本具有前瞻性的意義。

來源：2023粉末涂料與涂裝第一期

作者： 文 / 史強強 汪家軍 胡純杰 ( 山東港德新材料科技有限公司 )