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

圖1  涂層自修復原理

（1）采用氫化雙酚A環氧樹脂和聚硅氧烷化學改性合成氫化雙酚A環氧樹脂聚硅氧烷，結合溶膠-凝膠法制備SiO2溶膠，制備獲得了具有納米尺度及效應的聚硅氧烷樹脂涂料。納米粒子表面效應以及“釘扎”作用使涂層具有優異的附著力、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定應用的關鍵技術。

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，制備了包裹修復劑的微膠囊（圖3）。開展微膠囊的合成參數優化、化學物質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律，考察了剪切速度、剪切時間和涂料的粘度對微膠囊穩定性的影響。

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，實現涂層的自修復功能，開展了自修復防腐聚硅氧烷涂層的示范應用與性能驗證（圖4）。主要研究了涂層配套性和施工工藝、機械性能、防腐性能等，形成了涂層防腐修復性能評估技術，確定了服役環境下納米結構涂層的微結構和修復及耐蝕性能演變機制。

圖4  涂料的自修復過程

基于有機/無機雜化環氧-聚硅氧烷涂層的自修復防腐應用技術，可自動識別并修復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。本項目研發的自修復防腐涂層體系，已在運五飛機維護過程中應用2年，應用部位無腐蝕失效現象，防護效果顯著。該涂料不僅可應用在各型飛機上，還可推廣至汽車、船舶等，滿足市場對高端自修復防腐涂層產品的需求，具有重大現實意義。