[發明專利]具備自修復能力的防腐涂層及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710686533.3
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107502133B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 裴元生;崔駿
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D105/04;C09D179/02;C09D5/08;C09D1/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明涉及具備自修復能力的防腐涂層及其制備方法和應用，該防腐涂層包括防腐內層和自修復面層，其中，自修復面層的材料主要由聚苯胺包覆海藻酸鈉微膠囊和環氧樹脂組成，防腐內層的材料主要由硼酸和/或硼砂修飾過的氧化石墨烯組成，自修復面層的制備原料中，使用的海藻酸鈉和聚苯胺之間的質量比為4?7:3?6。本發明提供的防腐涂層，具有高效的防腐能力，能夠防止輸水管道被液體環境腐蝕，同時具有快速的自修復能力，能夠防止涂層因破裂且得不到有效修復進而產生的大規模脫落。此外，本發明提供的防腐涂層環保性能好，在破裂后僅釋放出極少量可食用的海藻酸鈉，對水環境不造成影響。

技術領域

本發明涉及防腐蝕材料領域，特別涉及具備自修復能力的防腐涂層及其制備方法和應用。

背景技術

在飲用水管網和循環水系統中，管道的腐蝕可引發一系列直接和間接的經濟和環境問題。例如，管道腐蝕可直接降低管道使用壽命，增加企業經濟成本，導致工業設備停止運行；因管道腐蝕產生的腐蝕產物，在水流的沖刷下易溶解在水中，造成水質惡化，導致用水安全得不到保障。目前常采用投加緩蝕劑和涂覆涂層的技術手段控制輸水管道腐蝕。然而，投加緩蝕劑常會引起水質的惡化，如投加磷系緩蝕劑可引發水體富營養化(CN103663746 A)；投加金屬鹽類緩蝕劑增強水的毒性(CN 102583785 A)。因此，大部分國家對緩蝕劑的使用有嚴格要求，從而限制了緩蝕劑的應用。

在輸水管網的防腐過程中，涂層作為一種高效的防腐技術，也存在著明顯的缺陷。涂層易受周圍環境的影響發生破裂。當涂層破裂后，在破裂處的腐蝕速率迅速增加，并在破裂區附近腐蝕范圍逐漸擴大，發生膜下腐蝕現象，最終造成涂層大面積脫落及失效(CN103375657 A)。因此，自修復涂層應運而生。目前常用的自修復涂層是將緩蝕劑包裹在涂層中(CN 104927583 A)，當涂層破裂后，緩蝕劑流出，在管道表面形成保護層，從而避免管道的腐蝕。然而，緩蝕劑通常易溶于水，并在輸水管網中水流的沖刷作用下，緩蝕劑不易在破裂處形成保護膜。因此目前自修復涂層在防止輸水管網管道腐蝕的效果不理想。此外，緩蝕劑的流出可造成水質惡化，帶來一定的環境風險。因此，研發具有高效防腐能力和自修復能力的環境友好型涂層具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是為解決以上問題的至少一個，本發明提供一種具備自修復能力的防腐涂層及其制備方法和應用。該防腐涂層可附著于輸水管網的輸水管道(例如碳鋼輸水管道)壁上，用于防止輸水管道被水腐蝕。

根據本發明的一個方面，提供一種.具備自修復能力的防腐涂層，其特征在于，包括防腐內層和自修復面層，其中，自修復面層的材料中含有聚苯胺包覆海藻酸鈉微膠囊，防腐內層的材料主要由經硼酸和/或硼砂修飾的氧化石墨烯組成。

其中制備自修復面層的材料包括以下步驟：使用海藻酸鈉和去離子水制備海藻酸鈉乳化液；將聚苯胺充分溶于N,N-二甲基甲酰胺，得到聚苯胺溶液；將聚苯胺溶液加入至海藻酸鈉乳化液中，攪拌得混合液；將混合液過濾膜，濾得聚苯胺包覆海藻酸鈉微膠囊；將聚苯胺包覆海藻酸鈉微膠囊分散至環氧樹脂中，得到分散液；在分散液中加入聚酰胺固化劑對分散液進行固化，得到自修復面層的材料；其中使用的海藻酸鈉和聚苯胺之間的質量比為4-7:3-6。

制備防腐內層的材料包括以下步驟：將氧化石墨烯連同硼酸和/或硼砂在去離子水溶液中混合；超聲分散后過濾膜濾得殘渣；將殘渣分散在乙醇溶液中，生成防腐內層的材料。

其中，聚苯胺包覆海藻酸鈉微膠囊的粒徑為100nm-1μm。

其中，自修復面層的材料還含有環氧樹脂，聚苯胺包覆海藻酸鈉微膠囊分散于環氧樹脂中，聚苯胺包覆海藻酸鈉微膠囊與環氧樹脂的體積比為1:6-1:3。

根據本發明的第二個方面，提供該防腐涂層的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

制備防腐內層的材料；將防腐內層的材料涂布在基體上，形成防腐內層；制備自修復面層的材料；將自修復面層的材料涂布在防腐內層上，形成自修復面層；形成防腐涂層。