[發明專利]一種光修復水溶熱塑性樹脂涂層劃痕的方法

有效

• 申請號: 201510412589.0
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN104946050B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 王榮國;張渤雨;郝立峰;曹振興
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C09D133/00
• 分類號: C09D133/00;C09D167/00;C09D7/12;C09D7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種修復樹脂涂層劃痕的方法。

背景技術

涂層通常又被稱作漆，在防腐、防銹、裝飾等領域具有極大的應用空間。高分子涂層具有附著力強、耐化學腐蝕性好等特點，被廣泛用于各行各業鋼構件的防腐涂裝，如海洋防腐、石油管道、大型機械、精密儀器、汽車外漆等。然而，磨損是人類生活中不可避免的現象，鋼材在使用過程中，外部涂漆很容易受到損傷并出現劃痕使鋼材料外露，喪失對鋼材的保護能力。在防腐涂層廣泛應用的前提下，全球每年因腐蝕而造成的損失近3000億美元，其中很大一部分就是由于涂層受損失效造成的。鑒于現有高分子涂層材料的強度很難有效提高，對它的修復手段格外重要。

自從美國軍方在1986年首先提出具有自我診斷、自修復功能的智能復合材料這一概念以來，自修復技術正受到越來多的關注，具有巨大的發展潛力。目前自修復體系可分為埋植型自修復體系和本征型自修復體系。其中，埋植型自修復體系是利用空心管道、微膠囊等方式埋置修復劑于聚合物基體中構建自修復體系；本征型自修復體系則是利用聚合物自身的化學結構特性，在外界刺激下使損傷自動愈合。

在自修復材料中，自修復涂層類材料由于可以長期有效保護基底材料，防止其被磨損、劃傷或腐蝕而受到格外的關注。將自修復聚合物用于保護涂層可以克服傳統漆類材料劃損后便失去保護能力的缺點，大大降低腐蝕帶來的損失。自從Cho及其團隊首次通過埋植微膠囊實現薄膜自修復以來，科研工作者們利用微膠囊相繼開發出了自修復涂層。然而，這類埋植型自修復涂層通常制備過程十分復雜，且對同一位置無法進行多次修復。相對于埋植型自修復體系，本征型自修復體系為達到自修復功能雖然需要一定的外界刺激，但其中光刺激手段由于其獨一無二的遠程激活及空間控制特性具有極大的優勢。

近年來，科研工作者們發現了金納米粒子的光熱效應。當金納米粒子和入射光波相互作用時，將發生表面等離子體共振，整個金納米粒子的電子氣團隨電磁場的波動而震蕩，從而引起內部晶格的共振，并獲得大量熱能，即所謂的金納米粒子的光熱效應。與此同時，金納米粒子的光熱轉化效應具有光熱轉換效率高、遠程操控和空間選擇性等無可比擬的優勢，可對周圍幾百納米的范圍進行加熱。

發明內容

本發明是要解決目前高分子涂層表面劃傷后難以修復、影響美觀、失去對基體材料保護能力以及埋植型自修復涂層制備復雜、成本高、無法對同一位置多次修復的技術問題，而提供一種光修復水溶熱塑性樹脂涂層劃痕的方法。

本發明的一種光修復水溶熱塑性樹脂涂層劃痕的方法是按以下步驟進行：

使用激光照射光修復水溶熱塑性樹脂涂層的劃痕處；所述的劃痕寬度小于1mm；所述激光的光強500W/cm²～5000W/cm²；所述的激光的光斑直徑大于劃痕寬度的1.2倍并且小于劃痕寬度的2倍；所述的激光的波長為480nm～610nm；

所述的水溶熱塑性樹脂涂層是按以下步驟制備的：

一、金納米粒子的制備：將質量分數為1％的HAuCl₄水溶液加入去離子水中，在轉速為250rpm和溫度為99℃的條件下攪拌至沸騰，在轉速為600rpm～1200rpm和沸騰的條件下加入質量分數為1％的檸檬酸鈉水溶液，在轉速為600rpm～1200rpm和沸騰的條件下反應15min～20min后停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，得到球形金納米粒子溶液；所述的質量分數為1％的HAuCl₄水溶液與去離子水的體積比為1:(22.5～25)；所述的質量分數為1％的HAuCl₄水溶液與質量分數為1％的檸檬酸鈉水溶液的體積比為1:(0.5～6)；

二、涂層制備：將步驟一得到的球形金納米粒子溶液與水溶熱塑性樹脂均勻混合，在轉速為300rpm的條件下攪拌3min，超聲振蕩30s，得到水溶熱塑性樹脂；用噴涂法、刮刀涂布法或刮棒涂布法將水溶熱塑性樹脂均勻涂布于基底材料上，置于烘箱中在溫度為80℃的條件下加熱10min～20min，從80℃升溫至110℃，在溫度為110℃的條件下加熱10min～20min；從110℃升溫至140℃，在溫度為140℃的條件下加熱10min～20min，從140℃升溫至高于水溶熱塑性樹脂中沸點最高的溶劑的沸點5℃，在溫度為高于水溶熱塑性樹脂中沸點最高的溶劑的沸點5℃的條件下加熱30min，冷卻至室溫，得到水溶熱塑性樹脂涂層；所述的步驟一得到的球形金納米粒子溶液與水溶熱塑性樹脂的質量比為1:(1～8)。

本發明的優點：