[發(fā)明專利]一種近紅外快速響應(yīng)精準(zhǔn)自修復(fù)防腐涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110666262.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113249025B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海波;許峻槐;成煦;杜宗良;杜曉聲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D175/08
• 分類號(hào): C09D175/08;C09D5/08
• 代理公司: 四川貓博思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51334
• 代理人: 鄒寶山

本發(fā)明提供一種近紅外快速響應(yīng)精準(zhǔn)自修復(fù)防腐涂層及其制備方法，包括呋喃修飾的納米粒子和馬來(lái)酰亞胺封端的聚氨酯涂層基體，所述的呋喃修飾的納米粒子為多巴胺包裹的CeO2納米粒子，并在其表面接枝呋喃基團(tuán)，其制備方法為CeO2納米粒子分散在Tris?HCl緩沖液中，再加入鹽酸多巴胺，高速攪拌后，離心分離出納米粒子，用乙醇分散均勻。將上述分散均勻的多巴胺包裹的納米粒子乙醇分散液置于60℃條件下，用三乙胺調(diào)節(jié)pH至9左右，滴加糠基硫醇，持續(xù)攪拌反應(yīng)24小時(shí)，離心分離出納米粒子，用丁酮分散均勻，最后加入到馬來(lái)酰亞胺封端的聚氨酯中，然后再攪拌混合均勻，干燥得到所述的具有近紅外快速響應(yīng)精準(zhǔn)自修復(fù)防腐涂層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自修復(fù)防腐涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種近紅外快速響應(yīng)精準(zhǔn)自修復(fù)防腐涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

金屬材料由于其出色的物理化學(xué)性能在軍工、深海、基建以及人們的日常生活等各方面得到廣泛的應(yīng)用。但是，由于在使用過(guò)程中存在外力、腐蝕介質(zhì)等各種不利因素，金屬不可避免地會(huì)受到磨損和腐蝕。同時(shí)，金屬的腐蝕行為也是Gibbs自由能降低的過(guò)程，導(dǎo)致金屬更趨向于腐蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上有20%的金屬材料因?yàn)楦g而無(wú)法回收，造成金屬資源的巨大浪費(fèi)，所以金屬的防腐蝕得到普遍重視。但是，普通防腐涂層在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法避免基材形變后或撞擊后細(xì)微裂紋的產(chǎn)生，導(dǎo)致涂層防護(hù)效果喪失，無(wú)法有效地保護(hù)基材。

自修復(fù)防腐涂層材料可以在涂層遭到破壞或產(chǎn)生微裂紋后具備自修復(fù)功能。涂層在外界環(huán)境中可反復(fù)進(jìn)行損傷的自我修復(fù)是未來(lái)防腐涂層領(lǐng)域追求的目標(biāo)。目前，行業(yè)中所研究的自修復(fù)功能大多數(shù)基于在涂層中添加包覆修復(fù)劑的微膠囊，當(dāng)涂層破損時(shí)自動(dòng)釋放（CN 102719184 A, CN 104624132 A, CN 106215826 A, CN 102604469 A, CN102702838 A）。但是這種外援型自修復(fù)材料在修復(fù)一定次數(shù)之后，也即膠囊中的修復(fù)劑釋放完之后失去修復(fù)效果。因此，有必要開(kāi)發(fā)出一種能夠?qū)崿F(xiàn)反復(fù)自修復(fù)，不受次數(shù)限制的涂層材料。

發(fā)明 實(shí)用新型內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，將呋喃修飾的CeO2納米粒子與馬來(lái)酰亞胺封端的聚氨酯有機(jī)結(jié)合，提供了一種具有近紅外快速響應(yīng)精準(zhǔn)自修復(fù)防腐涂層材料。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種近紅外快速響應(yīng)精準(zhǔn)自修復(fù)防腐涂層,包括呋喃修飾的納米粒子和馬來(lái)酰亞胺封端的涂層基體，所述納米粒子為多巴胺包裹的CeO2納米粒子，多巴胺包裹的所述CeO2納米粒子表面接枝呋喃基團(tuán)。本發(fā)明通過(guò)利用具有優(yōu)異防腐性能的CeO2納米粒子作為緩蝕劑，通過(guò)在其表面包裹多巴胺來(lái)引入多巴胺的光熱轉(zhuǎn)化能力，實(shí)現(xiàn)近紅外光的高效轉(zhuǎn)換；同時(shí)，在多巴胺表面修飾的呋喃基團(tuán)可以與馬來(lái)酰亞胺封端的聚氨酯通過(guò)DA反應(yīng)實(shí)現(xiàn)涂層的自修復(fù)。當(dāng)涂層產(chǎn)生裂紋或發(fā)生撞擊時(shí)，涂層中的CeO2納米粒子可以與腐蝕離子和水反應(yīng)生成不溶的金屬化合物，有效隔絕腐蝕離子的進(jìn)一步擴(kuò)散；同時(shí)，通過(guò)近紅外光對(duì)其定點(diǎn)高效精準(zhǔn)地照射，實(shí)現(xiàn)涂層的自修復(fù)功能。

所述呋喃基團(tuán)通過(guò)糠基硫醇與納米粒子表層的多巴胺反應(yīng)被引入。呋喃基團(tuán)與馬來(lái)酰亞胺能夠發(fā)生可逆反應(yīng)，利用此反應(yīng)實(shí)現(xiàn)涂層的自修復(fù)。

呋喃修飾后的所述納米粒子的粒徑為200~400nm。所述CeO2納米粒子的粒徑為20~50nm。

所述納米粒子的質(zhì)量為涂層基體質(zhì)量的1%~10%。進(jìn)一步優(yōu)選納米粒子的質(zhì)量為涂層基體質(zhì)量的2%~5%。

所述涂層基體為聚氨酯，所述聚氨酯由二異氰酸酯和二醇化合物所合成，并由單羥基馬來(lái)酰亞胺封端。

所述二異氰酸酯選自異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種；所述二醇化合物選自聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫呋喃醚二醇中的一種。

一種近紅外快速響應(yīng)精準(zhǔn)自修復(fù)防腐涂層的制備方法，包括如下步驟：