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镁合金腐蚀研究进展(83)-刺激响应微胶囊用于镁合金腐蚀感知和涂层损伤修复

已有 660 次阅读 2024-3-22 11:53 |个人分类:科研进展|系统分类:论文交流

因为优异的综合性能,镁合金在交通运输、航空航天和3C (计算机、通信和消费电子产品)领域表现出巨大的应用前景。但镁合金耐蚀性差的特性限制了在实际中的应用,涂装防腐涂层材料是一种减小腐蚀破坏、提高镁合金设备服役可靠性的有效途径。然而,有机涂层在成膜固化和服役过程中不可避免地会产生微缺陷并引发界面腐蚀,加速涂层失效。这些缺陷如果不能及时有效地发现并修复,就会造成难以想象的后果。因此,对涂层微损伤处局部腐蚀进行早期定位识别及原位修复具有重要意义。

本工作中,设计开发了一种集腐蚀感知与缺陷修复于一体的功能防腐涂层,通过将封装酚酞(PhPh)与环氧树脂(EP)的脲醛微胶囊(UF@PE)与有机树脂复合得到自预警自修复防腐涂层。

当涂层产生损伤后,腐蚀介质将沿着涂层损伤处扩散并引发镁合金基体界面腐蚀,引起局部区域碱性升高。微胶囊中的酚酞分子会对响应局部碱性环境。此时,酚酞分子结构发生内脂开环异构化并产生明显的粉红色,从而起到腐蚀感知预警的效果。而微胶囊中负载的环氧树脂则会在涂层损伤时释放并发生固化反应,填补涂层缺陷,起到损伤自修复的作用。

电化学阻抗谱结果表明,制备的复合涂层具有显著的长效防腐蚀能力。通过扫描电镜及浸泡实验发现,涂层具有良好的自修复能力以及优异的腐蚀感知能力,能够在7分钟内快速检测到界面腐蚀的产生。

本工作提出了一种用于检测镁合金表面防腐涂层界面腐蚀可视化的新途径,为镁合金表面复合涂层的制备开辟了新的方向。同时,本工作中的复合涂层制备方法简单,成本低廉,具有良好的应用前景。

   论文题目为Corrosion sensing and self-healing composite coatings on magnesium alloy AZ31 enabled by stimuli-responsive microcapsules loaded with phenolphthalein and epoxy resin 发表在《Progress in Organic Coatings(186, 2024, 108043)。论文第一作者为山东科技大学硕士研究生孙聪,通讯作者为山东科技大学青年教师刘成宝和曾荣昌教授,第一单位为山东科技大学。

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Fig. 1 (a) Synthetic procedure of UF@PE microcapsules; (b) schematic diagram of the process for the preparation of composite coatings; SEM images of (c-e) complete and (f) ruptured UF@PE microcapsules; (g) SEM images and the corresponding element distribution mapping of UF@PE microcapsules.

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Fig. 2 Operational principle of the corrosion sensing and self-healing PUA composite coatings.