[發明專利]一種具有自愈合功能的重防腐涂料及制備和使用方法

在審

• 申請號: 202110264016.3
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112920689A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 李萍萍;馮路路;姜海翔
• 申請（專利權）人: 荊楚理工學院
• 主分類號: C09D163/10
• 分類號: C09D163/10;C09D5/08;C09D7/61;B05D5/00;B05D7/14;B05D7/24
• 代理公司: 荊門市首創專利事務所 42107
• 代理人: 裴作平

本發明公開了一種具有自愈合功能的重防腐涂料及制備和使用方法。本發明以環氧樹脂?胺基固化劑為基體材料，首先在環氧樹脂或胺基固化劑上引入二烯體呋喃?馬來酰亞胺基團，然后將環氧樹脂用稀釋劑溶解，加入石墨烯、碳納米管攪拌混合均勻，然后加入助劑，繼續攪拌一段時間后即可獲得組分A；將胺基固化劑用稀釋劑溶解，獲得組分B，最后將A、B組分按比例混合后涂覆在金屬基體表面進行固化，得到自修復涂層。本發明涂層的制備工藝簡單，具有優異的防腐蝕性能，且涂層在光照條件下能多次實現缺陷部位的自修復，恢復對腐蝕性介質的屏蔽能力，可廣泛應用于海洋設施、船舶裝備及核電工業等重防腐領域。

技術領域

本發明屬于涂層技術領域，涉及到一種具有自愈合功能的重防腐涂料及制備和使用方法。

背景技術

金屬腐蝕是金屬材料受周圍環境介質的作用而損壞的現象。據統計，2014年我國的腐蝕成本為2.1萬億元人民幣，占當年GDP的3.34%。海洋腐蝕環境屬于自然界中最嚴酷的腐蝕環境。在我國海洋腐蝕損失約為總腐蝕損失的1/3，達7000億元。因此，如何有效抑制金屬材料的腐蝕是工業領域備受關注的課題。在諸多的金屬腐蝕的控制方法中，利用環氧涂層將金屬材料與腐蝕介質隔離開進行防腐是最經濟有效的手段。而碳納米材料由于良好的結構特性，被廣泛應用到防腐蝕涂層中增強涂層的防腐性能，在海洋設施、船舶裝備及核電工業等重防腐領域有非常大的應用前景。

但是涂層經過長時間的使用，會因風化和磨損產生不同尺度的微裂紋，微裂紋會擴張和蔓延變成宏觀缺陷，引發金屬基體的局部腐蝕，最終導致涂層失效，產生極大的安全隱患，這就避免不了需要對涂層進行修復。然而現在無法制備出能抵抗一切外界損壞的高強度涂層，人為檢測和更換將大大降低涂層的應用潛力，提高了使用成本，加大了工藝的繁瑣程度。因此如果在裂紋形成初期-微裂紋階段就能自動檢測并修復，就預防了潛在的危害，這將大大提高該涂層的適用范圍。因此，自修復涂層就成為解決傳統防腐涂層在外力破壞或環境損傷后，防護性能喪失，難以及時形成新的保護能力的技術問題的關鍵。

自修復涂層的修復機制主要分為外援型和本征型兩大類。外援型自修復是在涂層材料中包覆微膠囊、微纖維管等外加自修復劑，在涂層損傷時，釋放修復劑修復涂層。而本征型自修復涂層是依靠成膜分子內部自身的可逆化學反應來實現自修復，不需要考慮基體材料和外加修復物質的相容性，也能多次修復，無需擔心該處的修復劑被耗盡等問題。自修復的方式通常是依靠成膜后的分子鏈斷裂后重新結合實現修復，或者是在涂層材料中均勻分布自修復微膠囊，在涂層損傷時，微膠囊釋放修復劑修復涂層。

近年來，Diels-Alder (D-A)反應由于其良好的熱可逆性被廣泛用于自修復材料的研究中。但這類材料的自修復功能都是通過加熱的方式在較高的溫度下實現的，材料在實際自然環境中使用時，受構件體積、功能等限制，將受損的構件整體加熱到所需的溫度條件顯然是不現實的，這就大大限制了這類自修復材料的應用。因此，研究自修復條件易于實現并能對給定損傷區域進行精確修復的自修復材料將具有巨大的應用價值。國內外在此方面的研究較少。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過光熱效應或電熱效應，在實際自然使用環境下能實現涂層損傷區域的精確的原位自修復，修復后具有優良的腐蝕防護性能的涂層，解決傳統方法需從外部加熱的難題。

一種具有自愈合功能的重防腐涂料，它以環氧樹脂-胺基固化劑為涂層的基體，首先在環氧樹脂或胺基固化劑上引入二烯體呋喃-馬來酰亞胺基團（Diels-Alder鍵）得到改性后的環氧樹脂或胺基固化劑。然后將環氧樹脂用有機溶劑溶解，繼而加入石墨烯、碳納米管等碳納米材料，高速攪拌混合均勻，獲得組分A；將胺基固化劑用有機溶劑溶解，獲得組分B。最后將A、B組分按比例混合，將混合液涂覆在金屬基體表面進行固化，得到自修復涂層。

為實現上述發明目的，本發明可采取如下兩種技術方案：