飛機(jī)涂層體系在使用過程中受到環(huán)境因素的影響，其力學(xué)性能發(fā)生變化會產(chǎn)生微裂紋，微裂紋的蔓延、擴(kuò)張加速了材料表面涂層的剝離，從而使金屬基體遭到腐蝕。本項(xiàng)目立足于涂層修復(fù)防腐應(yīng)用技術(shù)（原理見圖1），制備了含有微膠囊的、具有納米尺度及效應(yīng)的有機(jī)/無機(jī)雜化聚硅氧烷涂層體系，研究了應(yīng)用工藝，為涂層在飛機(jī)修復(fù)防腐上的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

圖1  涂層自修復(fù)原理

（1）采用氫化雙酚A環(huán)氧樹脂和聚硅氧烷化學(xué)改性合成氫化雙酚A環(huán)氧樹脂聚硅氧烷，結(jié)合溶膠-凝膠法制備SiO2溶膠，制備獲得了具有納米尺度及效應(yīng)的聚硅氧烷樹脂涂料。納米粒子表面效應(yīng)以及“釘扎”作用使涂層具有優(yōu)異的附著力、硬度、防腐性能。過程中，合成了星形硅烷基聚合物分散劑（見示意圖2），解決了納米相在樹脂涂層中穩(wěn)定應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

圖2  分散劑示意圖及懸浮效果（A改性、靜置15d；B未改性、靜置60min）

（2）基于原位聚合法，制備了包裹修復(fù)劑的微膠囊（圖3）。開展微膠囊的合成參數(shù)優(yōu)化、化學(xué)物質(zhì)裝載與釋放行為研究，建立溫度和攪拌速率對微膠囊成囊率的影響規(guī)律，考察了剪切速度、剪切時(shí)間和涂料的粘度對微膠囊穩(wěn)定性的影響。

圖3  微膠囊微觀形貌

（3）將制備的微膠囊添加到聚硅氧烷樹脂涂料中，實(shí)現(xiàn)涂層的自修復(fù)功能，開展了自修復(fù)防腐聚硅氧烷涂層的示范應(yīng)用與性能驗(yàn)證（圖4）。主要研究了涂層配套性和施工工藝、機(jī)械性能、防腐性能等，形成了涂層防腐修復(fù)性能評估技術(shù)，確定了服役環(huán)境下納米結(jié)構(gòu)涂層的微結(jié)構(gòu)和修復(fù)及耐蝕性能演變機(jī)制。

圖4  涂料的自修復(fù)過程

基于有機(jī)/無機(jī)雜化環(huán)氧-聚硅氧烷涂層的自修復(fù)防腐應(yīng)用技術(shù)，可自動識別并修復(fù)涂層體系使用過程中的微裂紋，阻止微裂紋的蔓延，減少金屬基體的腐蝕。本項(xiàng)目研發(fā)的自修復(fù)防腐涂層體系，已在運(yùn)五飛機(jī)維護(hù)過程中應(yīng)用2年，應(yīng)用部位無腐蝕失效現(xiàn)象，防護(hù)效果顯著。該涂料不僅可應(yīng)用在各型飛機(jī)上，還可推廣至汽車、船舶等，滿足市場對高端自修復(fù)防腐涂層產(chǎn)品的需求，具有重大現(xiàn)實(shí)意義。