[發明專利]一種自修復功能的雙微膠囊組合物及在自修復功能防護涂層上的應用

在審

• 申請號: 201711364423.1
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108102456A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 董岸杰;張朋生;鄧聯東;張建華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C09D7/65
• 分類號: C09D7/65;C09D163/00;C09D5/16;C09D5/08;C08G59/18;B01J13/14;B01J13/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明涉及一種自修復功能的雙微膠囊組合物及在自修復功能防護涂層上的應用。所述的組合物至少含有環氧樹脂微膠囊和水下環氧固化劑微膠囊；環氧樹脂微膠囊的芯材組份為環氧樹脂和環氧樹脂稀釋劑，壁材為聚脲醛；水下環氧固化劑微膠囊，芯材為水下環氧樹脂固化劑，壁材為聚甲基丙烯酸甲酯。兩種微膠囊按一定質量比混合，并與其它涂層材料配伍，用于形成各種表面涂層，具有涂層受損界面自修復功能，尤其適用于水下設備表面的防護應用。本發明的雙微膠囊組合物與防污聚合物相結合，在提高涂層使用壽命的同時還具有抗生物污損的性能，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種可用于實現具有自修復和防污功能的復合材料涂層及其制備方法。具體來說是將二種微膠囊包覆在環氧樹脂體系中并在表面接枝兩性離子形成具有自修復防污功能的復合材料涂層，模擬該涂層在海洋領域的應用。

背景技術

微膠囊技術研究始于20世紀30年代，當時美國人D.E.Wurster用物理方法制備了微膠囊，微膠囊最初應用于無碳復寫紙，后續逐漸擴展到醫藥、農藥、油墨、化妝品、食品等領域。近年來，微膠囊在電子墨水、液晶顯示器方面的應用，使得微膠囊具有更加廣闊的應用前景。隨著微膠囊技術的不斷進步，微膠囊技術將會給人類帶來越來越多的驚喜。

復合材料在長期使用過程中，由于多次受到力或沖擊的作用，會逐漸產生疲勞，從而進一步產生微裂紋，微裂紋是裂紋最開始的形式，裂紋的產生也是材料產生破環的開端。隨著時間的延長，微裂紋會逐漸拓展，最終形成裂紋。裂紋一旦形成，材料結構會快速退化從而力學性能下降。材料的尺寸穩定性以及強度、硬度等一些力學性能的降低與微裂紋的形成有關。及時發現微裂紋并且快速修復是保持材料長久使用的重要措施，對于設備的穩定也有重要的意義，而自修復材料可以很好的及時響應修復微裂紋，因此將自修復性能引入具有重要的意義。

此外艦船、碼頭等水位線以下的設施長期與海水接觸，容易受到海洋生物的附著，海洋生物生命力很強，所以海洋生物污損問題成為人類征服海洋的障礙。傳統的海洋防污方法是在船體表面涂油，從而起到抑制海洋污損生物在表面的附著生長，但由于油的粘附性能較弱，船體在快速前進的過程中油層容易脫落。伴隨著高分子技術的飛躍發展，防污技術也得到快速的發展，各種防污涂層技術不斷涌現，具有里程碑意義的是有機錫類防污涂層(TBT-SPC)，帶來了巨大的經濟利益。此類阻止生物污損技術較為成熟，效果也較好，價格較為實惠，壽命比較長，在短時間內得到快速的發展。然而，隨著時間的推移，有毒成分不斷排入水中，水生生物發生畸形、病變，破壞了生態系統的平衡，因而環境友好型防污涂層成為未來海洋防污的主導地位。

微膠囊技術引入到材料的自修復體系已成為目前研究的熱點，當材料受到較強沖擊或撞擊產生的微裂紋，它能夠自動修復微裂紋。提高復合材料耐沖擊性能的一方面就是盡量減小或避免材料的缺陷，微膠囊分散在基體中，讓微膠囊與基體更加緊密的接觸，避免微膠囊的滑移，以減少材料基體產生氣泡，可以提高復合材料的力學性能，另一方面，通過制備含氟基團或兩性離子聚合物，同時利用兩性離子聚合物的親水性以及含氟聚合物的低表面能，來抑制海洋生物的污損，形成具有雙重功能的智能涂層材料。

脲醛樹脂合成工藝簡單、原料來源廣泛且成本低廉，是用來制備微膠囊的常用壁材之一。而兩性離子聚合物應用較多的是甜菜堿型兩性離子化合物，此類兩性離子化合物對水的吸附能力很強，在涂層表面形成水化層，抑制污損生物附著。環氧樹脂由于其粘結強度高且價格低廉收到廣泛的應用。可用于大多數界面的粘合，對于正常的環境中通過環氧樹脂及其固化劑可以基本實現材料的自修復，如何實現兩性離子與環氧樹脂體系的粘接需要我們進行深入的探討和研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種自修復功能的雙微膠囊組合物，用于表面自修復涂層，尤其是用于海洋防污復合材料涂層。主要解決了微膠囊的芯材含量、存儲穩定性、兩性離子與環氧樹脂體系的粘接問題，以及解決了涂層工藝復雜、應用困難的問題，可用于常溫水下施工，施工安全，無公害，自修復及水下防污效果較好。

本發明是通過如下技術方案實現的: