[發(fā)明專利]一種光響應自修復形狀記憶聚氨酯防腐涂層及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109439175B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設計）人: 白永康;張紀雯;陳鑫;陳莉;田然;田雨
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C09D175/06
• 分類號: C09D175/06;C09D5/08;C08G18/42
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種光響應自修復形狀記憶聚氨酯防腐涂層及其制備方法，將填充材料加入到聚己內酯中，然后加入辛酸亞錫，130?140℃反應24?36h，加入溶劑、交聯(lián)劑以及二月桂酸二丁基錫，在氮氣保護下60?80℃攪拌5?10h，然后涂覆于金屬表面，固化。本發(fā)明以聚己內酯作為基底，通過原位聚合法將光熱轉換材料引入聚合物網(wǎng)絡，并引入催化劑和交聯(lián)劑，通過交聯(lián)作用形成聚合物網(wǎng)絡，制備出能夠自修復的形狀記憶聚氨酯涂料。在紅外光照射下，通過光熱轉換使涂層內部快速升溫至130?140℃，高溫刺激形狀記憶回復，趨使傷口表面接觸，同時，聚合物鏈段劇烈運動，跨過損傷界面并伴隨著氨酯鍵的斷裂與重構，從而實現(xiàn)涂料的自修復功能。

技術領域

本發(fā)明涉及金屬防腐涂料領域，具體涉及一種光響應自修復形狀記憶聚氨酯防腐涂層及其制備方法。

背景技術

金屬腐蝕是無法避免的問題，據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，全世界每年因金屬腐蝕而造成的直接經(jīng)濟損失高達7000億美元，我國因金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失約占國民生產總值的3％。因此，對于金屬材料的防腐研究一直是人們關注的熱點。近年來，人們主要利用有機涂層涂在金屬表面隔絕水、空氣以及腐蝕性粒子防止金屬的腐蝕，但有機涂層難以抵抗外界惡略環(huán)境造成的涂層破損，侵蝕性粒子通過破損處浸入金屬表面，導致金屬腐蝕，使涂層失效。

針對以上問題，自修復涂料應運而生，自修復涂料即在涂料表面產生破損時，自身能夠對外部刺激產生響應，通過某種方式修復受損部位，自行愈合，重新實現(xiàn)涂層對基體金屬的保護的作用。人們根據(jù)自修復材料對外部刺激的必要性將其分為自主修復和非自主修復，根據(jù)是否存在愈合劑分為內在修復和外在修復。自修復涂料的出現(xiàn)提升了金屬材料的可靠性，耐用性和使用壽命。

事實上，填充愈合劑的涂料在修復表面損傷時受到釋放愈合劑體積的限制，只有當損傷體積小于釋放的愈合劑體積時損傷才能完全修復。當材料的愈合不依賴于愈合劑的釋放，而是取決于可逆鍵交換或聚合物鏈擴散時，愈合僅限于可逆鍵范圍內的局部修復，當損傷部位過大時，間隙間無法形成鍵橋，同樣導致傷口無法愈合。Rodriguez等人提出了一種形狀記憶輔助自修復(shape-memory assisted healing)的概念，比如，在聚己內酯(PCL)交聯(lián)網(wǎng)絡中，半貫穿式線性PCL鏈一旦受熱便可以終止并且修復損傷部位。熱能首先激活損傷部位形狀記憶回復，并通過在線性鏈之間產生新鍵使機械能恢復。該修復過程完全不需要施加任何外力。但傳統(tǒng)通過熱刺激來使驅動形狀記憶的回復以及內部的自修復，操作起來有許多局限性，與之相比，紅外光刺激修復更易于操作，升溫更加迅速，并且可以遠程局部精確控制。因此，設計一種能夠紅外光響應形狀記憶輔助的自修復涂料用于防止涂層大面積的損傷是十分必要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供一種光響應自修復形狀記憶聚氨酯防腐涂層及其制備方法，該涂料在紅外光照射下有良好的自修復性能以及形狀記憶性能，無需施加任何外力，易于操作，在金屬防腐涂層方面有良好的應用前景。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種光響應自修復形狀記憶聚氨酯防腐涂層的制備方法，包括以下步驟：

1)將填充材料加入到裝有聚己內酯的容器中，超聲分散使填充材料分散均勻，然后在氮氣保護下，加入辛酸亞錫，130-140℃反應24-36h，得到接枝聚合物；

2)向接枝聚合物中加入溶劑、交聯(lián)劑以及二月桂酸二丁基錫，在氮氣保護下60-80℃下攪拌5-10h，得到溶液，將溶液涂覆于金屬表面，固化，得到光響應自修復形狀記憶聚氨酯防腐涂層。

本發(fā)明進一步的改進在于，填充材料為氧化石墨烯、聚多巴胺或多壁碳納米管。

本發(fā)明進一步的改進在于，填充材料的質量為填充材料與聚己內酯總質量的0.1％-5％。

本發(fā)明進一步的改進在于，填充材料與聚己內酯總質量與辛酸亞錫的比1g：(0.001-0.005)μL。