[發明專利]光熱驅動限域固-液轉變自修復防腐涂層材料及制備方法

有效

• 申請號: 202211694429.6
• 申請日: 2022-12-28
• 公開（公告）號: CN116162391B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 李偉華;申婷
• 申請（專利權）人: 河南省科學院化學研究所
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D181/06;C09D5/08;C09D7/61
• 代理公司: 鄭州久信知識產權代理事務所(普通合伙) 41194
• 代理人: 張清彥

本發明公開一種光熱驅動限域固?液轉變自修復防腐涂層材料，屬于自修復防腐涂層技術領域，原料包含雙酚A型環氧樹脂單體、酸酐固化劑、聚醚砜和硫化銅納米材料，所述雙酚A型環氧樹脂單體、酸酐固化劑、聚醚砜及硫化銅納米材料用料質量比為1：0.8：0.32：0.05。本發明提供一種集“流動性”與“穩定性”于一體的自修復防腐涂層材料，通過為“類液態”材料構筑“限域性”聚合物網絡骨架，協同摻雜對紫外可見光區吸收度較低的硫化銅納米材料作為光熱填料，賦予涂層在光熱驅動下的“限域固?液轉變”自修復特性，同時解決傳統光熱填料因對全波段光具有高強吸收而使涂層外觀僅可呈現黑色的問題。

技術領域

本發明涉及自修復防腐涂層技術領域，具體涉及一種光熱驅動限域固-液轉變自修復防腐涂層材料。

背景技術

針對材料腐蝕問題，表面涂層技術因具備應用簡捷性、普遍性及高效性等優點，在腐蝕控制技術領域持續收獲世界范圍的重點關注。然而，表面涂層常常因作業任務艱巨，服役環境嚴苛，不可避免地會發生破損失效，繼而引發“由點到面”的蟻穴潰堤腐蝕效應。因此，涂層失效問題從安全性、可靠性、經濟性等方面對防腐涂料功能化提出了更高要求。1986年美國軍方首次提出了研究自診斷、自修復涂層材料，自此智能自修復防腐涂層技術成為了各個國家競相爭奪的“戰略高地”。

截至目前，已發展的自修復技術基于修復原理是否需外部緩蝕劑/修復劑參與被分為兩大類型：“外援型”自修復和“本征型”自修復。“外援型”自修復通過在涂層中共混負載緩蝕劑/修復劑的微容器載體（微膠囊、微脈管），涂層破損時微膠囊發生破裂，緩蝕劑/修復劑順勢釋放并自發或在外界刺激下交聯固化以修補缺陷。“外援型”自修復體系受制于微容器儲存容量，修復次數較為有限。“本征型”自修復針對材料本體進行動態可逆化學設計，基于材料受損界面處的動態可逆結合過程（DA反應、二硫鍵、氫鍵、金屬配位建及主客體相互作用等）實現分子層面的自我修復，有效避免了“外援型”策略修復次數有限的設計局限，因此成為了自修復技術領域的主流發展方向。在“本征型”自修復策略中，動態化學可逆性具體表現在材料分子尺度的流動。因此，引入適宜的外界刺激（熱/光/磁）以提供斷鍵重組所需活化能及提升分子流動性尤為必要。

“本征型”自修復體相材料已初步應用于醫療保健、航空航天、建筑及電子工業領域。然而，當“本征型”自修復策略被用于涂層體系時，情況卻大不相同。這是因為，破損界面的緊密接觸是“本征型”自修復策略中動態可逆單元實現分子間擴散、糾纏及化學鍵重鍵的必要條件。然而，傳統“本征型”自修復體系的動態“流動”過程僅局限于分子水平，且涂層對受保護基底的附著需求會對分子鏈段的流動產生極大的限制作用，且涂層破損界面難以通過外力輔助進行接觸，嚴重阻礙了傳統自修復技術在涂層領域的應用進展。

針對上述問題，研究者們近年來提出了一種新型“本征型”自修復策略，即憑借“類液態”物質的“流動性”優勢輔助受損界面直接接觸以修復裂紋，而該過程中光、熱等因素的觸發往往是必要的。如中國專利CN105505128A中介紹的一種通過調節胺類固化劑比例來調控環氧樹脂玻璃化溫度(Tg)，使其在高于Tg的光熱引發溫度下展現一定的流動性來實現修復。中國專利CN113527983A通過固化制度調控獲得一種熱塑性環氧樹脂材料，摻雜光熱填料后可在近紅外激光照射下發生“固-液轉變”并憑借其“流動性”實現自我修復。然而，嚴格來說涂層成膜物質的“類液態”自由流動并不利于涂層的服役穩定性，容易發生涂層材料流失現象，尤其是在水下等典型的湍流環境中。此外，絕大多數光熱誘導型自修復涂層因傳統光熱填料對全波段光具有高強吸收從而僅呈現黑色外觀的問題，也在一定程度上影響了涂層外觀的可著色性。

發明內容