自修复涂料是20世纪90年代提出来的一种智能涂料，常指涂层遭到破坏后具有自修复功能，或者在一定条件下具有自修复功能的有机聚合物涂料。本课题开发了一种自修复JS防水涂料，该涂料能从根本上修复裂缝，而不单单是裂缝闭合，因此可适用的条件更广，更具有实际应用价值。

 

 

 

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  自修复涂料的性能要求  

 

 

涂膜受到机械损坏与化学损坏的结果有很多种情况，如涂膜表面损坏、微裂纹、脱色等，要对这些不同情况下的损坏具备自修复功能，对于涂料的设计无疑提出了新的要求。为满足不同条件下的自修复要求，涂料的自修复功能须具备以下基本条件和要求：

 

1）涂料本体中需含有修复材料，在修复过程中能释放出来，而且修复材料只有当涂膜受到损坏时或需要时才能释放出来。 

 

2）某些损坏如裂缝、划痕等修复时，为有助于填入新的物质，往往要依赖外部一些修复条件（例如防水涂料破损出现裂缝时，裂缝周围会比较潮湿或有明水）。 

 

3）修复过程在无荷载条件下需要一定的时间。

 

4）需要具有损坏原因的测试手段与启动修复的活化方法。

 

 

 

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  自修复涂料的修复过程  

 

 

自修复防水涂料的修复过程基本可分为下面几个步骤： 

 

1）涂膜开裂后，裂缝处潮湿的环境使得涂料中的吸水膨胀型材料发生膨胀、凝胶，从而大大减小裂缝的宽度及渗漏水量，为后面水泥材料的自修复提供条件。

 

2）水泥中可再反应或可进行结晶、链接的材料对裂缝进行填充使裂缝进一步减小成为微观点状渗漏状态。

 

3）内部可反应材料在潮湿的条件下继续缓慢反应，彻底修复裂缝。

 

 

 

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  自修复涂料的研发难点  

 

 

1）吸水膨胀材料条件的制约和困难：鉴于环保要求，目前涂料中的有机聚合物都采用水性乳液形式，而吸水膨胀材料进入水性体系内会快速膨胀，使得涂料黏度增加，给施工带来困难。在涂料固化的过程中，吸水膨胀材料又会失水收缩，既影响涂料的固化速度又影响涂料的性能。采用膨胀率低的材料其自修复性能会大打折扣。

 

2）修复材料的选择困难分析：自修复涂料的修复机理主要是通过无机材料和有机材料的络合反应使裂缝中产生材料填充和连接，从而达到自修复的效果。如果修复材料的反应速度快，在涂料前期固化过程中就会消耗一部分修复材料，使得涂膜在开裂后很难完全修复；如果其反应速度慢，涂膜开裂后裂缝处会有大量水流的冲刷，修复材料将很难在裂缝处发生反应，大大影响了修复的效果。

 

 

 

新型自修复JS防水涂料简介

 

 

本课题开发的自修复JS防水涂料，其核心就是将「医药中缓释胶囊」的概念引入到防水涂料中，对吸水材料进行微胶囊化，同时，采用碱性条件下溶解的聚合物作囊壁材料。在前期涂刷和固化过程中，吸水膨胀材料稳定地存在于涂料中，不对涂料产生影响，只是相当于一个简单的填料。当混凝土（砂浆）开裂时，在水流冲刷或碱性条件下，囊壁材料慢慢溶解，暴露出内部的吸水膨胀材料，并使其快速体积膨胀，完成填充、止漏。

 

 

自修复JS防水涂料的整个修复过程如下：首先，渗入的水被涂膜吸收，涂料中的胶囊壁材逐渐溶解，裂缝附近的防水涂膜产生体积膨胀，使进水通道变窄，抑制水的侵入。然后，涂膜在涂料中的活性胶凝剂、化学修复剂等相互作用下，形成碳酸钙、硅酸钙的固化和堆积，堵塞进水通道，从而使裂缝自我愈合。

 

 

下图为自修复JS防水涂料自修复性能的测试过程，开始测试时，裂缝宽度明显且渗漏量较大，经过8h渗漏量逐步减小，24h止漏完成，裂缝表面逐渐干燥，72h裂缝处凝胶与涂膜融为一体，修复完成。