引言
自修复涂料是一种有自动愈合能力的新型涂料，近十多年发展很快。它一方面可及时与周围环境隔离开来，防止进一步扩大受创伤的范围，特别在极端腐蚀的情况下，避免重大泄漏而造成严重环境污染的事故发生。它又能及时自动修复被划伤、擦伤或受损的表面，保持其表面高装饰性的美观与光泽，从而延长涂膜的使用寿命。从经济意义上讲也是很大的，这正是用户与供应商长期以来所追求的目标。
据报导[1-2]，2001 年以来，全世界每年用于防腐蚀的费用约有3 000 亿美元。按一个国家每年的GDP 值来算，占该国GDP 值的2% ~ 5%，这个数字使人感到十分震惊，深深感到涂料行业工作者的重担在身。以美国的伊利诺斯州大学为例，2001 年，White 等进一步证实了这种新型涂料的修复功能，继之有不少研发论文发表。如有微/纳米胶囊法、可逆化学法、微脉管网络法、纳米粒子相分离法、聚离聚物法、中空纤维（管）法及单体相分离法等报道，这些方法中以微胶囊与原位聚合法为简单并容易放大实现商业化生产。这种经Whitre 等[3]提出的自动修复功能概念见图1。图中A 发生损害（外力）处而形成裂缝；B 裂缝遇到微/纳米胶囊继续开裂，经过毛细管作用在开裂面上释放出自愈剂；C 自愈剂与催化剂接触，引发键的聚合或使裂缝面的愈合。
近研究指出，先前所采用的化学体系所具有的某些缺陷，易于与聚合物基材或与空气发生副反应，即不稳定性。目前，S H Cho 等[4]已用锡催化剂来缩聚相分离的羟基化聚二甲基硅氧烷（HOPDMS）及聚二乙氧基硅氧烷（PDES）的液滴。锡催化剂（DBTL）被包裹在聚氨基甲酸乙酯的微胶囊之内并嵌入在乙烯酯的基材里。当微胶囊遭到机械力的损坏时，锡催化剂就释放出来。他们认为这种自修复剂较以前各种自修复剂有不少优点，如1）在雨天或潮湿环境下，能保持有较好的自愈的化学性；2）在升高温度（＞100 ℃）时，仍能保持其自愈的化学性；3） 其配方的组成来源较广，可用性较强，且价格较低；4）可同聚合物基材进行简单的混合。
1 试验部分
1.1 聚二甲基硅氧（烷）自修复的化学反应机理
用有机锡催化剂（二月桂酸二丁基锡，DBTL）对羟基化聚二甲基硅氧烷（HOPDMS）及聚二乙氧基硅氧烷（PDES）进行缩聚反应，见图2[5]。
图中（a）为PDMS 链的终端羟基化，（b）为链接了硅酸四乙酯（PDES），（c）为有机锡催化剂下进行缩聚反应并交联，（d）为缩聚产物———乙醇释放。
HOPDMS 与PDES 之间发生缩聚反应，在有机催化剂中存在胺与羧酸时，室温下反应进行得很快，其他的一些副反应被抑制。有机催化剂在反应中对PDMS系统有较高的期望值，即使在敞开的空气下。PDMS 基自修复的化学性能仍可在升高温度（＞100 ℃）下保持稳定，如同在雨天或潮湿的环境下一样保持其化学稳定性。其组成可广泛采用成本较低的品种，但是，硅氧烷基自修复剂的混合，在基体中呈现相分离态分布，这样低相容性的硅氧烷的聚合物，如使HOPDMS-PDES混合在一起时，并不会发生缩聚反应。这是Cho 等[4]所发现的新的自修复剂的体系。分散在乙烯基酯底质内的相分离液滴的分布大小可用电子显微扫描镜（SEM）及光学显微镜来测得。试验中发现相分离液滴直径大小与机械搅拌的转速有关，当转速在600 r/min 左右时，滴液直径在1 ~ 20μm，发现当搅拌转速在100 ~ 2 000 r/min 之间时，液滴直径的变化没有很强的依赖关系。
1.2 微胶囊的合成（界面聚合）
微胶囊内包含着锡催化剂（DBTL）与氯苯，微胶囊的壳是由氨基甲酸乙酯经界面聚合而成的聚氨基甲酸乙酯，其流程见图3。
在此过程中，疏水性的单体或预聚体是在溶剂相（如TDI 的氯苯溶液）中，然后乳化水相。当亲水性的链增长剂（如1，2 亚乙基二醇）加入水相中后，疏水性单体同亲水性链增长剂互相缠绕反应，在水-有机相的界面上进行聚合而成微胶囊的壳体。高质量聚氨基甲酸乙酯微胶囊用界面聚合可制得光滑表面，其平均直径大小是与搅拌速率相关的，颗粒平均直径在50 ~450 μm，图4 为PU 微胶囊（包含有机锡催化剂芯材）的直径与搅拌速度的关系，当搅拌速度为1 000 r/min时，由光学显微镜成像图。
