涂料广泛的应用在建筑、家具、大型工业器材、汽车等领域。但是,在使用过程中由于外界应力的作用,涂层的微观结构容易发生变化,从而产生不同尺寸的微裂纹。如果没有在规定的时间内进行修补,应力长时间作用下,将会让裂纹呈现扩展和蔓延的趋势。最终导致涂层开裂、脱落,严重的影响了涂层的抗腐蚀、绝缘和装饰等效果。现存的技术对材料有损伤的涂层的修复只能采取铲除重新喷涂的方法。因此,为了克服上述困境,国内以及国际上兴起了涂层自修复技术的研究。其中,微胶囊技术操作简单、成本低廉、对涂层应用效果较佳。本文制备了新型微胶囊,并对其在自修复涂层中的应用效果进行了研究。本文的芯材为甲苯二异氰酸酯(TDI),其壁材原料为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚乙二醇(PEG),采用界面聚合法合成了聚氨酯包覆异氰酸酯的自修复微胶囊。研究了反应温度、乳化时间、搅拌速率等反应条件对微胶囊性能的影响,从而得出最佳的微胶囊合成工艺条件。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)和Nano Measurer 1.2版粒径分布计算软件分别对微胶囊的结构、形貌、热稳定性以及平均粒径和粒径分布进行了测试与表征。实验结果表明,采用界面聚合法成功制备出了以聚氨酯为壁材,以甲苯二异氰酸酯(TDI)为芯材的微胶囊,其最佳工艺参数为:乳化剂OP-10、搅拌速率300r/min,反应温度35~oC,芯壁比1:0.8,乳化时间20min,反应时间3.0h,乳化剂用量12%。在此条件下,制得的微胶囊为规则球形,粒径分布均匀,表面光滑致密、在涂层中分散性良好,同时产率和包覆率也均达到最大值,热稳定性良好,微胶囊的分布范围在优化后明显变窄,平均粒径也从31.81μm减小到20.14μm。将最佳工艺参数条件下合成的微胶囊均匀混入聚氨酯涂料中制成自修复涂层,随后将其按照要求涂刷于金属表面,研究了微胶囊含量对自修复涂层的力学性能、耐腐蚀性能以及自修复性能的影响,并利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)初步表征了涂层的自修复效果。实验结果发现,涂层中微胶囊分散良好,且人为划出划痕时可在划痕处看到有明亮的液体存在,说明微胶囊包覆的修复剂释放了出来;另外,微胶囊的添加量为10%~15%时,涂层的力学性能较好;而用量为15%时,则涂层的耐腐蚀性能最好,自修复性能最佳。