[發明專利]用于艦船海水管路系統防腐蝕自修復微納膠囊及制備方法

在審

• 申請號: 201810365046.1
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108579627A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 孫霽宇;王悅明;田麗梅;趙杰;吳薇;劉超;宋澤來;杜瑞娟
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;F16L58/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

用于艦船海水管路系統防腐蝕自修復微納膠囊及制備方法屬微納膠囊自修復材料技術領域，本發明所述自修復微納膠囊壁材為海藻酸鈣，芯材為桐油，采用原位聚合法制備。本發明所述壁材一種天然高分子無毒無污染材料，來源廣泛，成本可控。工藝簡單，反應條件易于控制，且制備的膠囊包覆率高，有利于進一步規模生產，穩定性強及尺寸小等優點，可降低對涂層力學性能的影響，增加修復性能。

技術領域

本發明屬微納膠囊自修復材料技術領域，具體涉及一種用于艦船海水管路系統防腐蝕的自修復微納膠囊及其制備方法。

背景技術

目前，有機涂層在海洋腐蝕防護中發揮著至關重要的作用。但由于受到海水腐蝕的影響，涂層內部往往隱藏著微裂紋。一旦涂層內部產生缺陷，表面就會產生不連續現象，從而加劇涂層的損傷，大大縮短涂層的使用壽命。

自愈合智能材料對修復微裂紋的機械損傷具有重要意義。微納膠囊的嵌入是有效的方法之一。目前，用于涂覆的微膠囊尺寸大約為50-600微米，這些尺寸過大，從而影響涂層的力學性能。微膠囊壁材多為甲醛和尿素反應生成物脲醛樹脂，反應物毒性較大。且制備過程中對反應條件如PH值等要求嚴格，不易控制反應過程。同時包覆率不高，穩定性差。

由上可見，針對目前存在的主要問題，本發明提供一種天然高分子無毒無污染材料為壁材，采用原位聚合法制備納米級膠囊，尺寸小，降低對涂層力學性能的影響，反應條件易于控制，且包覆率較高，穩定性能好。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種用于艦船海水管路系統防腐蝕的自修復微納膠囊及其制備工藝，此法制備的自修復微納膠囊具有制備工藝簡單，成本低，材料無毒無污染，反應條件易于控制且包覆率較高等特點，可廣泛用于艦船海水管路系統等防腐蝕涂料的自修復。

本發明的用于艦船海水管路系統防腐蝕自修復微納膠囊，由去離子水、乳化劑、海藻酸鈉溶液、氯化鈣溶液和桐油組成，其中桐油為芯材，所述去離子水所用含量為60-170毫升/每克芯材；乳化劑種類為OP-10、阿拉伯樹膠粉、十二烷基苯磺酸鈉、TWEEN80中的一種，或其中的兩種混合；所述乳化劑的重量百分比為芯材質量的5％-15％；若兩種乳化劑混合其兩種比例為0.5：1或2：1；海藻酸鈉溶液濃度為0.5％-1％，所用含量為3-9毫升/每克芯材；氯化鈣溶液濃度為2％-3％，所用含量為0.4-1.1毫升/每克芯材；其中海藻酸鈉溶液與氯化鈣溶液的反應生成物海藻酸鈣為微納膠囊壁材，芯材由壁材包裹，為球形，球的半徑為50納米-4微米。

一種用于艦船海水管路系統防腐蝕自修復微納膠囊的制備方法，包括下列步驟：

2.1按微納膠囊組分的比例，配置去離子水、乳化劑、海藻酸鈉溶液、氯化鈣溶液和桐油；

2.2室溫下，將乳化劑加入去離子水中，放入超聲波儀進行超聲振蕩0.5-2分鐘后加入桐油，形成混合溶液；

2.3用組織搗碎機對步驟2.2的混合溶液進行乳化，形成穩定的初乳溶液，組織搗碎機轉速為600-8000轉/分鐘，乳化時間為20-80分鐘；

2.4在步驟2.3所得的初乳溶液中加入海藻酸鈉溶液，用磁力攪拌器攪拌，磁力攪拌器轉速為50-200轉/分鐘，攪拌時間為10-30分鐘；

2.5向步驟2.4所得溶液中緩慢滴入氯化鈣溶液，同時繼續攪拌，反應3-5分鐘后對反應產物進行去離子水洗滌、抽濾、干燥，干燥方式為真空干燥或冷凍干燥，真空干燥溫度為40-60攝氏度，冷凍溫度為零下60-80攝氏度，得到可常溫下使用的自修復微納膠囊。

與現有技術相比，本發明有益效果如下：

1.自修復微納膠囊壁材為天然高分子無毒無污染材料。且芯材壁材來源廣泛，成本可控。

2.流程簡單，無需調節PH值等特定反應條件，反應條件易于控制。