自从白等人报道了首次自修复聚合物材料基于microencapsulated二环戊二烯和第一代Grubbs催化剂,1新的化学反应的报告。其中的一些化学反应催化剂,包括使用其他代Grubbs2、3和交换的催化剂,4solvent-promoted治疗系统,5 - 7异氰酸酯,8、9硅醇缩合,10氢化硅烷化,11和自由radical-initiated丙烯酸酯单体的聚合,12举几个例子。这些化学物质被用来设计和显著提高耐腐蚀涂料,包括液体环氧涂料,10锌基体系,13液体潮气硅树脂涂料14和粉末涂料。15

作为涂料的组件,密封剂和粘合剂、硅树脂材料表现出特殊的热稳定性、灵活性、弹性模量和抗湿性等属性。188金宝搏bet官网然而,这些材188金宝搏bet官网料在目标应用程序很少表现出足够的附着力,违反了由于损伤时,水分进入和/或恰当的腐蚀往往削弱了加速材料/基体界面附着力损失。设计功能到这些材料,促进粘附维修损坏后将使他们在服务时间,为终端用户创188金宝搏bet官网造价值,延长维修周期,并限制停机时间和劳动力成本在他们保护资产的生命周期。

在本文中,我们讨论自愈功能的设计到硅树脂防护材料损伤后保持附着力提高他们的能力。188金宝搏bet官网具体来说,我们讨论的性能的评估AMPARMOR™1043年,自主开发的材料,Inc . (AMI),在硅树脂涂层和密封胶配方基于moisture-oxime-cured polydimethyl-sil188金宝搏bet官网oxane (PDMS)。AMPARMOR 1043是一个dual-capsule自愈系统由AMPARMOR 1043 a和AMPARMOR 1043 b。简而言之,AMPARMOR 1043 a和1043 b是由microencapsulated配方基于PDMS的树脂和固化剂树脂系统基于氢化硅烷化。涂料和密封剂的应用评价,A和B胶囊在1:1的比例添加到材料。例如,加载3 wt. %将包括1.5 wt.和1.5 wt %。% B损坏的涂层或密封胶将AMPARMOR 1043 a和B型胶囊破裂,释放其内容到网站的伤害,他们会混合和反应,开始交联的PDMS通过氢化硅烷化。图1显示了一个比较的控制(图1)和自愈(图1 b)配置涂料和密封剂的配方进行了评估。

硅树脂涂层或密封胶配方:(a)标准制定;(b)配方结合AMPARMOR 1043 a和1043 b
图1”硅树脂涂层或密封胶配方:(a)标准制定;(b)配方结合AMPARMOR 1043 a和1043 b。

涂层的评估

1043年评估的性能AMPARMOR moisture-oxime-cured PDMS,指定数量的a和B部分产品的一部分添加到涂料和混合使用式搅拌机在大约1000 RPM。共有四个不同的配方包括控制,它不包括任何自修复添加剂,和版本合并3 wt. % 6 wt. % 10 wt. %准备并应用于冷轧钢板轻轻擦掉(CRS)板450 - 500微米的干膜厚度。在室温下固化后14天,涂层板刻使用-微米和500 - 156微米文士的工具。允许刻后面板为48小时,室温平衡板被暴露于盐雾(ASTM B117)指定的一段时间。图2总结了评估后300小时的盐雾曝光。而重大损失的附着力和相应的腐蚀蠕变观察156 -微米文士的控制(图2 b),没有失去附着力或腐蚀蠕变周围观察文士板涂有配方将AMPARMOR 1043(图2 c-2e)。

涂布基材的附着力损失文士和代表图像经过300小时的盐雾接触(ASTM B117)
图2”涂布基材的附着力损失文士和代表图像经过300小时的盐雾接触(ASTM B117)。

盐雾的接触时间越长,类似的趋势观察(图3)。进一步丧失附着力和腐蚀的蠕变观察板涂有实际上的控制面板上没有涂层仍经过1000小时的盐雾接触(图3 b)。这个观察是一致的挑战与粘附维护与硅树脂的保护材料。188金宝搏bet官网粘附的维护和恰当的耐腐蚀观察改善AMPARMOR 1043的公司。的加载3 wt. %,附着力损失和腐蚀底层衬底上观察周围只有大约500微米文士与文士,作为控制的情况(图3 c)。在载荷6 wt. % 10 wt. %,周围没有附着力损失或观察腐蚀蠕变或者抄写员在刮板(图3 d和3 e)。

涂布基材的附着力损失文士和代表图像经过1000小时的盐雾接触(ASTM B117
图3»涂布基材的附着力损失文士和代表图像经过1000小时的盐雾接触(ASTM B117)。

涂料的性能的改善作为1043年AMPARMOR加载的函数也证实通过电化学阻抗谱(EIS)。EIS评估进行单独的CRS基板涂上相同的配方上面所讨论的,包括控制配方和载荷的版本合并AMPARMOR 1043 3 wt. %, 6 wt. % 10 wt. %。促进快速评估,涂料配方应用于较低的DFT 200至250微米的范围。描述了使用三电极电化学设置3 wt. %氯化钠溶液和VMP3多通道稳压器(美国生物VMP3)。玻璃量筒是贴在金属表面涂层由一个橡胶o形环夹评价基质和满3 wt. %氯化钠溶液。参考电极(标准银/氯化银电极)和反电极(铂丝)然后插入电解质溶液。工作电极连接到被测试的样本(涂层金属衬底)。总测试面积是7厘米2。开路电位((OCP)测量了15分钟,以确保系统在平衡稳定,阻抗测量。阻抗测量方法被应用在(OCP 10-mV正弦电压和频率变化从0.1赫兹到100赫兹。涂板损坏使用500µm文士工具,允许平衡在室温下进行EIS测量前48小时。

波德阻抗和预示相角情节分别如图4 a和4 b。如图4所示,制定包含10 wt. % AMPARMOR 1043表现出相对较高的阻抗控制的频率低于104赫兹;制定整合6 wt. %表现出较高的阻抗相对于控制频率小于103赫兹;最后,制定整合3 wt. %的阻抗跟踪与频率的阻抗控制,表现出相对略高阻抗控制频率小于2.5赫兹。在更高的频率阻抗特性通常与孔隙阻力和涂层的涂层电容接近文士。涂层的阻抗表现出配方结合6 wt. % 10 wt. %表明,微胶囊的整合和治疗制剂的释放从这些胶囊涂料时被划线导致改善涂层的孔隙阻力接近文士以及相应的涂层电容的涂层。进一步,以较低的频率阻抗特性可以与双层电容和界面的电荷转移电阻涂层钢基体和电解质溶液中的文士。因此,阻抗的增加相对于控制在0.1赫兹观察结合了AMPARMOR 1043微胶囊可以归因于改善耐腐蚀涂层的文士。相角数据,如图4所示,是表明涂层的电阻和电容行为的程度。如图4所示,所有的涂料配方在相角测量,评估表现出类似的趋势有电阻更高和更低的频率所观察到的行为,而更多的电容行为观察中间频率区域。

控制的电化学表征moisture-oxime-cured PDMS涂层和版本合并3 wt. %, 6 10 wt. wt. %和% AMPARMOR 1043。(一)预示阻抗图。(b)预示相位角的情节
图4»控制的电化学表征moisture-oxime-cured PDMS涂层和版本合并3 wt. %, 6 10 wt. wt. %和% AMPARMOR 1043。(一)预示阻抗图。(b)预示相位角的情节

进一步描述机制负责改善附着力维护和耐腐蚀观察涂层配方将微胶囊,截面的代表CRS面板涂有控制和一个涂有配方将10 wt. % AMPARMOR 1043被扫描电子显微镜(SEM)进行评估。图像对比样品都提供在图5中。而控制表现出一个相对平稳的横截面形态(图5),胶囊破裂是可见的横截面的涂料包含胶囊(图5 b)。胶囊破裂的存在在1043年制定的截面将AMPARMOR进一步确认机制,改善耐蚀性通过愈合剂释放从嵌入胶囊。

比较涂CRS基板的横截面。(一)衬底上涂上moisture-oxime-cured PDMS涂层。(b)衬底上涂上相同的moisture-oxime-cured PDMS涂层结合1043年AMPARMOR 10 wt。%
图5»比较涂CRS基板的横截面。(一)衬底上涂上moisture-oxime-cured PDMS涂层。(b)衬底上涂上相同的moisture-oxime-cured PDMS涂层结合1043年AMPARMOR 10 wt。%。

密封胶的评价

类似的评估进行了密封胶配方基于moisture-oxime-cured PDMS。对于这些评价,ASTM C794程序后,密封胶配方应用于干净的CRS基质,如图6所示。第一层是应用于获得500 - 550微米的湿膜(图6)。的两个1英寸x 10英寸的低调的熔结re -那些聚酯纤维网格被放置在湿膜,沿3英寸0.5英寸,3英寸x 5英寸的面板(图6 b)。最后一层密封剂的应用获得总干膜厚度1000至1100微米(图6)。样品在室温下被允许治疗14天。

制备ASTM C794样本显示(a)第一个硅酮密封剂层;(b)聚酯网定位在第一密封剂层;和(c)最终硅酮密封剂层应用于聚酯网
图6»制备ASTM C794样本显示(a)第一个硅酮密封剂层;(b)聚酯网定位在第一密封剂层;和(c)最终硅酮密封剂层应用于聚酯网。

密封胶配方评估包括控制,不包括任何自修复添加剂、和版本合并3 wt. %, 6 wt. % 10 wt. %。不同的皮的优势根据ASTM C794密封胶配方进行了评估。的聚酯网的上述样品弯曲在180º,并使用500微米的文士工具,样本被穿过密封胶、底物,在网格的边缘(图7)。三组样品进行评估。果皮优势第一组样本进行评估后立即划线,而剩下的两套样品的皮的优势进行评估后500小时的盐雾接触(ASTM B117)和1000小时的盐雾分别接触。开始剥离试验,预切是应用于固化密封胶促进剥离试验的剥离过程的开始。一套负载框架被夹到包含预先切开的一面。另一组控制是夹在网格弯回到a180º角对受损区域(图8)。网格预紧和撤出了毗邻的文士接近免费的网。网格是去皮的速度沿着1英寸文士50毫米/分钟。每个网格的剥离强度加载记录的平均剥离强度沿1英寸。三个小组,每个有两个聚酯网,为每个类型的配方进行测试评估。

完成了ASTM C794试样显示网带的位置和文士用来破坏密封胶
图7»完成了ASTM C794试样显示网带的位置和文士用来破坏密封胶。
ASTM C794拉伸测试设置显示CRS衬底与PDMS密封剂密封定位在负载框架
图8»ASTM C794拉伸测试设置显示CRS衬底与PDMS密封剂密封定位在负载框架。

密封胶配方的剥离强度结果评估总结如图9所示。观察控制密封胶配方,剥离强度降低和增加盐雾的敞口。这些结果符合上面所讨论的涂层的观察评估。破坏形式的文士到衬底附近网格创建了一个入口点的盐雾腐蚀导致密封胶/基体界面。正如所料,腐蚀在密封胶/衬底界面破坏密封胶的剥离强度,较长的曝光(1000小时和500小时)导致更大的剥离强度下降。密封胶样品的评估后剥离实验证实,在没有盐雾接触的情况下,控制表现出的内聚破坏硅酮密封胶(图10),经过1000小时的盐雾曝光,底层CRS明显腐蚀,影响密封胶的粘附基质(图11)。密封胶配方中加入3 wt. % 6 wt. % 10 wt. % AMPARMOR 1043没有暴露在ASTM B117条件都表现出相似的皮控制优势,表明1043年AMPARMOR合并到密封胶配方并不是有害的密封胶的剥离强度(图9)。此外,也总结了在图9中,观察剥离强度的改进维护密封胶配方结合AMPARMOR 1043。符合皮优势密封胶配方将AMPARMOR 1043记录,观察内聚破坏在相应的样品评估后皮测试的样本集不暴露在ASTM B117条件(数字10罪犯)以及样本为1000小时暴露在ASTM B117条件。后者的结果表明释放和随后的利益聚合的愈合剂组成AMPARMOR 1043现场通过划线的损伤破坏密封胶。

总结的剥离试验结果控制密封胶配方以及配方结合3 wt. %, 6 10 wt. wt. %和% AMPARMOR 1043
图9»总结的剥离试验结果控制密封胶配方以及配方结合3 wt. %, 6 10 wt. wt. %和% AMPARMOR 1043。
皮测试后图片获得控制密封胶配方的配方结合3 wt. % 6 10 wt. wt. %和% AMPARMOR 1043。皮测试进行样品没有暴露在ASTM B117条件
图10»皮测试后图片获得控制密封胶配方的配方结合3 wt. % 6 10 wt. wt. %和% AMPARMOR 1043。皮测试进行样品没有暴露在ASTM B117条件。
皮测试后图片获得控制密封胶配方的配方结合3 wt. % 6 10 wt. wt. %和% AMPARMOR 1043
图11»皮测试后图片获得控制密封胶配方的配方结合3 wt. % 6 10 wt. wt. %和% AMPARMOR 1043。

结论

关键的外卖工作报告包括以下:

  • 1043年AMPARMOR合并成涂料和密封剂的配方基于moisture-oxime-cured PDMS导致配方能够保持底层CRS粘附基质后损伤。
  • 在很大程度上,在盐雾暴露评估以及通过电化学方法、涂层的自愈性能或能力来维持粘附到底层CRS损伤后基质浓度依赖性,如配方将6 wt. % 10 wt. %展出文士周围没有失去附着力的涂层样品经过1000小时的盐雾曝光。密封胶样品,至少100%厚相对于涂层样品,3 wt. %和10之间表现出更少的浓度依赖性wt. % 1043 AMARMOR纳入制定。这个观察可能是由于增加(体积或质量)损伤的愈合剂可交付现场相对于涂层厚的密封胶。16见下面的方程7,增加材料(涂料或密封剂)厚度的2倍(500微米到1000微米),同时保持微胶囊的质量分数不变(例如3 wt. %)导致的治疗量的增加网站的代理交付伤害2倍。换句话说,愈合剂的数量交付网站的损害包含3 wt. %胶囊的配方和应用1000微米的厚度相当于愈合的数量交付现场损坏的配方含有6 wt. %胶囊和应用于500微米的厚度。材料厚度的影响上的愈合剂交付现场的损失进一步阐明如下:
方程
  • 10 wt. %的公司AMPARMOR 1043密封胶配方并没有导致有害影响密封胶的剥离强度盐雾之前曝光。
  • 最后,自我修复功能的演示moisture-oxime-cured PDMS本文中讨论涂料和密封剂的配方建议设计类似功能的潜力为2 k退货和挤压硅树脂材料与力学性能。188金宝搏bet官网

引用

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