[發明專利]一種基于喹啉類納米金屬-有機框架材料的自修復涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011177355.X
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112457696B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 劉崢;陳則勝;孫丹;勞潔;梁楚欣
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C09D5/08
• 分類號: C09D5/08;C09D133/00;C08G83/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于喹啉類納米金屬?有機框架材料的自修復涂層。該涂層包括喹啉類納米金屬?有機框架材料(記為NMOFs)和水性丙烯酸樹脂基體。磷酸鋅是目前用于改善有機涂料防護性能常用的防腐顏料/填料，但由于其水溶性較差，導致水溶液中鋅離子和磷酸根離子的釋放不足無法修復涂層的受損部分。本專利提出將磷酸鋅負載到NMOFs材料中并制備自修復涂層，可使磷酸鋅分子逐步釋放，實現了涂層的自修復性能。自修復涂層具有快速的pH?響應特性，能迅速釋放磷酸鋅，可對涂層破損部分進行及時修復從而達到延長碳鋼基材抗腐蝕能力。

技術領域

本發明屬于納米金屬-有機框架材料及防腐涂層制備技術領域，具體涉及一種基于喹啉類納米金屬-有機框架材料的自修復涂層及其制備方法。

背景技術

由于有機涂層的阻隔作用，有機涂料已被廣泛用于金屬基材的腐蝕防護。然而，涂層在其使用期間的惡化導致其阻隔性能下降，因此常將各種類型的填料和顏料添加到涂料中以延長其使用壽命。磷酸鋅是目前用于改善有機涂料保護性能常用的防腐顏料/填料，但由于其水溶性較差，導致水溶液中鋅離子和磷酸根離子的釋放不足，無法有效修復涂層的受損部分。

自修復智能涂料是解決腐蝕問題的新穎方法，可對機械和化學損傷提供適當的響應。聚合物涂層的自修復能力是使其變得智能的一種方式，無需人工干預即可為金屬提供有效的腐蝕防護。外界微觀環境變化(如pH值，磁場，電場，溫度等)或涂層的機械損傷，使得存儲了緩蝕劑或自愈劑的微容器或納米容器釋放出緩蝕劑或自愈合劑。當涂層中出現裂紋時，腐蝕介質隨著裂紋通過涂層基質擴散，容器響應環境刺激釋放出緩蝕劑，可以修復受損區域。利用納米金屬-有機框架材料(NMOFs)材料負載磷酸鋅作為填料添加到丙烯酸涂料中，一方面NMOFs材料與丙烯酸涂料相容性較好，可提高磷酸鋅在涂料中的溶解性，從而提高磷酸鋅的緩蝕性能，另一方面可使磷酸鋅分子逐步釋放，從而實現涂層的自修復性能。

本申請通過溶劑熱法制備喹啉二羧酸類納米金屬-有機框架粉末材料(NMOFs)，采用濕法球磨法將磷酸鋅負載到NMOFs粉末材料表面，并添加到水性丙烯酸涂料中，制備丙烯酸自修復涂層。

發明內容

發明目的：磷酸鋅是目前用于改善有機涂料防護性能常用的防腐顏料/填料，但由于其水溶性較差，導致水溶液中鋅離子和磷酸根離子的釋放不足無法保護涂層的受損部分。本申請提出將磷酸鋅負載到NMOFs材料中并制備自修復涂層，以提高磷酸鋅緩蝕效率及延長被保護碳鋼基材的壽命。

發明思路：氮雜環羧酸基MOFs材料的結構復雜多變，一方面可以利用其結構具有豐富的π電子體系和雜環基團，可吸附在碳鋼表面產生防腐作用，同時還可以利用其結構具有不飽和金屬位點，可與水性丙烯酸樹脂中羥基、羧基配位，減小樹脂的親水基團，MOFs材料這種“橋梁”作用，可增強涂層與金屬基體之間附著力，提高涂層的綜合性能。此外，納米金屬-有機框架材料(NMOFs)具有特殊的納米效應、高的比表面積，因此本專利選用納米金屬-有機框架材料(NMOFs)作為載體負載緩蝕劑磷酸鋅制備自修復涂層。

本發明提出喹啉類納米金屬-有機框架材料的自修復涂層制備方案主要包括以下內容：

一種基于喹啉類納米金屬-有機框架材料的自修復涂層，其特征在于，包括喹啉類納米金屬-有機框架材料(記為NMOFs)和水性丙烯酸樹脂基體。

所述的喹啉類納米金屬-有機框架材料的自修復涂層，其特征在于，以質量份數計，包括在20mL水性丙烯酸清漆中加入NMOFs負載磷酸鋅材料0.1035克。