[發(fā)明專利]一種磁粒子富集防腐防污一體化自修復(fù)微膠囊制備方法

有效

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• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112961526B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃國勝;楊羽平;段體崗;姜丹
• 申請（專利權(quán)）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;B01J13/14;C09D5/08;C09D5/16;C09D7/61;C09D7/65
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

本發(fā)明屬于海洋腐蝕防護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁粒子富集防腐防污一體化自修復(fù)微膠囊制備方法，以環(huán)氧樹脂、聚氨酯、桐油等材料為自修復(fù)劑，通過添加乳化劑等分散劑，將芯材均勻分散到水溶液中，形成穩(wěn)定的“水包油”微乳液，隨后尿素與甲醛縮聚反應(yīng)包覆住微液滴，制備粒徑均勻具有核殼結(jié)構(gòu)的微膠囊，在囊壁表面原位生成磁性納米球，合成具有自修復(fù)防腐作用的微膠囊顆粒，在微膠囊表面通過復(fù)配乳化劑，使磁性納米球?qū)崿F(xiàn)選擇性沉積，達到均勻可控的目的；其制備方法簡單，試驗條件便利，能夠大批量生產(chǎn)，與有機涂料配合使用能夠有效提高有機涂層的壽命周期，提高釋放率和修復(fù)效果，增強涂層的防腐防污損性能，實現(xiàn)有機涂層的長周期防腐。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于海洋腐蝕防護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁粒子富集防腐防污一體化自修復(fù)微膠囊制備方法，制備的微膠囊用于海洋環(huán)境，特別是高溫、高鹽和高輻射的熱帶海洋環(huán)境的金屬結(jié)構(gòu)與裝備的長周期防腐和防污。

背景技術(shù)：

在腐蝕防護領(lǐng)域，有機涂層可以有效的隔離金屬基體與腐蝕環(huán)境，避免腐蝕環(huán)境與金屬基體直接接觸，從而抑制腐蝕的產(chǎn)生。但是在實際使用過程中，有機涂層固化時，分子會發(fā)生縮聚和交聯(lián)等現(xiàn)象，或者在紫外線照射下和機械摩擦碰撞損傷條件下，涂層的密度不均一處會形成微裂紋或者微空隙等微觀缺陷，腐蝕介質(zhì)通過微觀缺陷穿越有機涂層，誘發(fā)金屬基體腐蝕。此外，有機涂層在實際使用中，由于外界因素產(chǎn)生損傷時，腐蝕將從損傷處產(chǎn)生和發(fā)展。針對有機涂層易產(chǎn)生的缺陷等問題，為實現(xiàn)自修復(fù)功能，通常在有機涂層中加入包覆修復(fù)劑的微膠囊，通過對有機涂層破壞處進行物理修復(fù)，保持有機涂層的完整性，阻隔腐蝕環(huán)境中腐蝕性離子的入侵，從而起到自修復(fù)防護效果。

針對自修復(fù)微膠囊，國內(nèi)外專家和學(xué)者開展了大量研究，并取得了一定進展：White等人利用原位聚合法合成了脲醛樹脂包覆修復(fù)劑雙環(huán)戊二烯的微膠囊，將微膠囊和催化劑加入環(huán)氧防腐涂層中，當(dāng)涂層發(fā)生損傷導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)時，涂層的微膠囊破裂，囊芯材料流出，在裂紋處鋪展，與涂層中的催化劑發(fā)生聚合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)對微裂紋的修復(fù)。實驗結(jié)果表明，含有雙環(huán)戊二烯的微膠囊對涂層的修復(fù)效率可以達到70％以上，并且修復(fù)劑具有較好的流動性，通過催化劑作用，可以聚合反應(yīng)形成穩(wěn)定的膜層，有效抑制腐蝕的產(chǎn)生。Lang等人以亞麻油為囊芯材料，采用原位聚合法將亞麻油包覆在脲醛殼體中，成功制備出具有自修復(fù)功能的微膠囊，實驗結(jié)果表明，微膠囊中囊芯的包覆量超過80％，有劃痕的自修復(fù)涂層相比空白涂層表現(xiàn)出更優(yōu)異的愈合性能。東北石油大學(xué)的李海燕等人采取溶劑揮發(fā)法制備出桐油自修復(fù)微膠囊，并探討了各種工藝參數(shù)對微膠囊性能的影響，中性鹽霧試驗結(jié)果表明自修復(fù)防腐微膠囊具備較好的防腐性能。深圳大學(xué)的倪卓等人采用原位聚合法制備出脲醛樹脂為囊壁，雙酚A型環(huán)氧樹脂為囊芯的微膠囊，實驗結(jié)果表明，微膠囊可以提高環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層的韌性，明顯改善復(fù)合涂層的拉伸強度和彎曲強度。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中的微膠囊的粒徑一般較大，多在100μm左右，當(dāng)微膠囊粒徑較大，與涂層厚度相當(dāng)，甚至超過涂層厚度時，對于厚度較薄的有機防腐涂層來說，不僅影響涂層表面的平整性，而且當(dāng)微膠囊破損后基底更加暴露，加速了金屬基體的局部腐蝕，并且囊芯材料主要是由單一修復(fù)劑或緩蝕劑構(gòu)成，即使有多組分囊芯材料，也未研究同時實現(xiàn)涂層修復(fù)和海洋生物污損防護。由于微膠囊的添加量有限，通常在10-20％左右，涂層發(fā)生破損后，處于破損面的微膠囊數(shù)量有限，通過破裂面流向基體有效阻礙腐蝕介質(zhì)的部分會被涂層自身消耗一部分，真正起作用的修復(fù)劑變少。通過加大自修復(fù)微膠囊修復(fù)量，會大大提高涂層的成本，而且微膠囊含量過大，也會影響涂層的整體物理性質(zhì)。同時，干性植物油的固化時間也較長，對固化條件的要求比較苛刻，單純的植物油修復(fù)效率并不高。因此，研發(fā)設(shè)計一種微膠囊體系，以減少破損后流進基體表面的修復(fù)劑，在最需要修復(fù)的部位富集，對于修復(fù)有機涂層微裂紋，延長涂層的防腐防污損能力，有著很高的社會和經(jīng)濟價值。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計一種磁粒子富集防腐防污一體化自修復(fù)微膠囊制備方法，將制備的自修復(fù)微膠囊富集在基體涂層的界面或其他指定部位，使其在對微裂紋修復(fù)的同時，補充表層防污劑和緩蝕劑的功能成分，以提升修復(fù)效率，增強有機涂層的防腐和防污損性能，實現(xiàn)有機涂層的長周期防腐。