[發明專利]一種自修復微膠囊及制備和應用方法

在審

• 申請號: 201811508388.0
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN111298729A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 林志峰;張偉;許立坤
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種自修復微膠囊及制備和應用方法，屬于有機涂料和表面改性技術領域。該自修復微膠囊包括：囊壁材料、對有機涂層具有修復作用的涂層修復劑和對金屬基體具有腐蝕抑制作用的緩蝕劑，涂層修復劑和緩蝕劑封裝在囊壁材料內部；當囊壁材料破損時，涂層修復劑和緩蝕劑在壓差作用下流出，對有機涂層進行修復，同時對金屬進行保護。本發明通過在囊芯材料中添加緩蝕劑，使微膠囊同時具有涂層修復和基體保護的作用，可極大提高防護涂層的壽命，為有機涂層性能的提升提供了新的思路。試驗表明，采用本發明的自修復微膠囊能顯著提高有機涂層的防護效果和防護壽命；特別是當有機涂層出現破損時，該微膠囊的自修復作用能夠顯著提高涂層的服役壽命。

技術領域

本發明涉及有機涂料和表面改性技術領域，具體是一種自修復微膠囊及制備和應用方法。

背景技術

有機防腐涂層在海洋工程等領域應用廣泛。然而涂層成型過程會伴隨有機分子的交聯、縮聚以及溶劑揮發等因素，導致涂層內部密度不均、形成微孔、裂紋縫隙等微觀缺陷，成為外界電解質溶液滲入的傳輸通道，使得水、溶解氧及電解質離子滲透到達金屬表面，從而引起金屬基體的腐蝕。

自修復概念的提出為解決有機涂層材料外部創傷和內部缺陷提供了理想的途徑。其通過對損傷作出感應和響應，在不影響體系整體性能的條件下對損傷進行修復，可以保障材料更可靠、安全、耐用，從而大大降低維護維修的費用。自修復技術可分為埋置式自修復技術和原位自修復技術兩種，微膠囊技術是應用較多的埋置式自修復技術之一。

微膠囊技術是近30年來發展起來的新工藝，通稱微囊化。利用天然或合成的高分子材料作為囊膜壁殼，將固態藥劑或液態藥劑包裹而成藥庫型微囊，也可使藥劑溶解或分散在高分子材料基質中，形成基質型微小球狀實體的固體骨架物稱微球。微膠囊最重要特點是可通過微膠囊壁來調控微球內外物質的傳遞，特別是被保護核物質的控制釋放。將對有機涂層具有修復作用的修復劑包覆到微膠囊中，并將微膠囊添加到有機涂層中，當有機涂層因受到外力而產生缺陷時，微膠囊囊壁破裂，釋放出緩蝕劑，從而對涂層損傷部分進行修復。

目前國內外研究者針對自修復微膠囊做了大量的研究工作，開發出了多種自修復微膠囊。例如White等人利用微膠囊進行自修復研究，利用脲醛樹脂包覆的雙環戊二烯微膠囊，添加到環氧樹脂涂料中并制備出自修復涂層，通過實驗證明修復率可以達到75％，但是這個體系的催化劑壽命短，修復后的強度降低，并且雙環戊二烯的凝聚點低，不適合低溫使用。Blaiszik等研究了在環氧涂層中添加微膠囊對其力學性能的影響，通過超聲波技術使微膠囊的尺寸下降到納米級，并證明涂層添加微膠囊后的斷裂韌性提高至59％。肖華進行了PVA改性尿醛樹脂對聚α-烯烴的包覆研究。倪卓等以雙酚A型環氧樹脂為芯材，脲醛樹脂為壁材通過原位聚合法制備了微膠囊，還制備了不同微膠囊含量的基體材料，用萬能電子拉力機對這些材料進行拉伸實驗。最終研究表明微膠囊含量越高，自修復率越高。

以上研制的材料具有多種問題，如制造工藝困難，無法在工業中廣泛應用、材料的壽命和穩定性受限、價格較高、對涂層應用過程中的環境或基體材料對微膠囊物理性能的要求較高等。且目前研究的微膠囊的囊芯材料一般是單組分，即只針對有機涂層的修復。當涂層失效時，腐蝕介質會到達金屬表面，引發金屬的腐蝕。

發明內容

本發明的技術任務是針對現有自修復微膠囊囊芯材料是單組分，即只針對有機涂層進行修復的問題，發明了一種新型自修復微膠囊及其制備和應用方法。通過在囊芯材料中添加對金屬具有緩蝕作用的物質，使微膠囊同時具有涂層修復和基體保護的作用。該材料可極大提高防護涂層的壽命，為有機涂層性能的提升提供了新的思路。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

1、本發明提供一種自修復微膠囊，包括：囊壁材料、對有機涂層具有修復作用的涂層修復劑和對金屬基體具有腐蝕抑制作用的緩蝕劑，涂層修復劑和緩蝕劑封裝在囊壁材料內部；

當囊壁材料破損時，涂層修復劑和緩蝕劑可在壓力差的作用下流出，對有機涂層進行修復，同時對金屬基體進行保護。