磁响应自修复聚氨酯涂层耐腐防污性能研究.pdf

摘要

摘要

海洋环境是一个高温、高湿、高盐、多微生物及其衍生物的复杂腐蚀环境，

因此对处于此工况下的舰船、渔业装备、海洋平台及运输管道等设施及装备进

行全寿期污损腐蚀防护非常必要。

针对海洋设施及装备现场多因素条件下的腐蚀防护与修复难题，本论文提

出以桐油为芯材、海藻酸钙为囊壁（其内置防污粒子导电态聚苯胺）的自修复

微胶囊添加到聚氨酯预聚体中，形成了具有自修复性能、耐腐蚀性能和防污性

能的自修复聚氨酯涂层。

由于自修复微胶囊在液态聚氨酯中存在极高的表面能和接触面，自修复微

胶囊之间极易产生吸附产生团聚现象，对涂层的自修复性能、防腐蚀性能等其

它性能造成不利影响。为解决这一问题，本论文在自修复微胶囊囊壁内添加磁

性粒子FeO制备磁响应自修复微胶囊，并对金属基材表面进行网状凹槽刻蚀处

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理，其金属表面上的微凸台结构可实现对磁响应自修复微胶囊的吸附捕捉，有

助于调控其在涂层中均匀分布。采用COMSOL软件对磁场设计及分布、不同几

何尺寸微凸台结构的磁化现象进行了仿真和分析，应用粒子追踪模块探索磁响

应自修复微胶囊在涂层中的运动轨迹，结果初步验证了磁响应自修复微胶囊作

用原理的正确性和可行性。

本论文制备了含有导电态聚苯胺（0.018wt%）和FeO（0.20wt%）的3种

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不同粒径磁响应自修复微胶囊即s（平均粒径74μm）、m（平均粒径159μm）、b

（平均粒径221μm），并将其分别以0.5wt%、1wt%、2wt%、3wt%四种含量添

加到聚氨酯中以及有/无磁场干预2种制备工艺，制备了添加不同含量和粒径的

磁响应自修复微胶囊和不添加自修复微胶囊的25种规格的聚氨酯涂层样件，并

对其耐腐蚀性能、防污性能、自修复性能、稳定性能及磁响应自修复微胶囊在

涂层中的分散性能进行了表征和分析，获得了制备磁响应自修复聚氨酯涂层的

最优工艺参数，提出了其耐腐防污作用机理。

关键词：磁响应，自修复，微胶囊，耐腐蚀，防污，分散性

I

Abstract

Abstract

Marineenvironmentisacomplexcorrosionenvironmentwithhightemperature,

highhumidity,highsalt,multiplemicroorganismsandtheirderivatives,soitisvery

necessarytoprotectships,fisheryequipment,offshoreplatformsandtransportation

pipelinesandotherfacilitiesandequipmentundersuchconditions.

InviewoftheproblemsofcorrosionprotectionandrepairinMarinefacilitiesand

equipmentfieldundermulti-factorconditions,thispaperproposedthatself-healing

microcapsuleswithtungoilasthecorematerialandcalciumalginateasthecapsule

wall(itsbuilt-inanti-foulingparticlesconductivepolyaniline)wereaddedto

polyurethaneprepolyme