[发明专利]一种光修复水溶热塑性树脂涂层划痕的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种修复树脂涂层划痕的方法。

背景技术

涂层通常又被称作漆，在防腐、防锈、装饰等领域具有极大的应用空间。高分子涂层具有附着力强、耐化学腐蚀性好等特点，被广泛用于各行各业钢构件的防腐涂装，如海洋防腐、石油管道、大型机械、精密仪器、汽车外漆等。然而，磨损是人类生活中不可避免的现象，钢材在使用过程中，外部涂漆很容易受到损伤并出现划痕使钢材料外露，丧失对钢材的保护能力。在防腐涂层广泛应用的前提下，全球每年因腐蚀而造成的损失近3000亿美元，其中很大一部分就是由于涂层受损失效造成的。鉴于现有高分子涂层材料的强度很难有效提高，对它的修复手段格外重要。

自从美国军方在1986年首先提出具有自我诊断、自修复功能的智能复合材料这一概念以来，自修复技术正受到越来多的关注，具有巨大的发展潜力。目前自修复体系可分为埋植型自修复体系和本征型自修复体系。其中，埋植型自修复体系是利用空心管道、微胶囊等方式埋置修复剂于聚合物基体中构建自修复体系；本征型自修复体系则是利用聚合物自身的化学结构特性，在外界刺激下使损伤自动愈合。

在自修复材料中，自修复涂层类材料由于可以长期有效保护基底材料，防止其被磨损、划伤或腐蚀而受到格外的关注。将自修复聚合物用于保护涂层可以克服传统漆类材料划损后便失去保护能力的缺点，大大降低腐蚀带来的损失。自从Cho及其团队首次通过埋植微胶囊实现薄膜自修复以来，科研工作者们利用微胶囊相继开发出了自修复涂层。然而，这类埋植型自修复涂层通常制备过程十分复杂，且对同一位置无法进行多次修复。相对于埋植型自修复体系，本征型自修复体系为达到自修复功能虽然需要一定的外界刺激，但其中光刺激手段由于其独一无二的远程激活及空间控制特性具有极大的优势。

近年来，科研工作者们发现了金纳米粒子的光热效应。当金纳米粒子和入射光波相互作用时，将发生表面等离子体共振，整个金纳米粒子的电子气团随电磁场的波动而震荡，从而引起内部晶格的共振，并获得大量热能，即所谓的金纳米粒子的光热效应。与此同时，金纳米粒子的光热转化效应具有光热转换效率高、远程操控和空间选择性等无可比拟的优势，可对周围几百纳米的范围进行加热。

发明内容

本发明是要解决目前高分子涂层表面划伤后难以修复、影响美观、失去对基体材料保护能力以及埋植型自修复涂层制备复杂、成本高、无法对同一位置多次修复的技术问题，而提供一种光修复水溶热塑性树脂涂层划痕的方法。

本发明的一种光修复水溶热塑性树脂涂层划痕的方法是按以下步骤进行：

使用激光照射光修复水溶热塑性树脂涂层的划痕处；所述的划痕宽度小于1mm；所述激光的光强500W/cm²～5000W/cm²；所述的激光的光斑直径大于划痕宽度的1.2倍并且小于划痕宽度的2倍；所述的激光的波长为480nm～610nm；

所述的水溶热塑性树脂涂层是按以下步骤制备的：

一、金纳米粒子的制备：将质量分数为1％的HAuCl₄水溶液加入去离子水中，在转速为250rpm和温度为99℃的条件下搅拌至沸腾，在转速为600rpm～1200rpm和沸腾的条件下加入质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液，在转速为600rpm～1200rpm和沸腾的条件下反应15min～20min后停止搅拌和加热，自然冷却至室温，得到球形金纳米粒子溶液；所述的质量分数为1％的HAuCl₄水溶液与去离子水的体积比为1:(22.5～25)；所述的质量分数为1％的HAuCl₄水溶液与质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液的体积比为1:(0.5～6)；

二、涂层制备：将步骤一得到的球形金纳米粒子溶液与水溶热塑性树脂均匀混合，在转速为300rpm的条件下搅拌3min，超声振荡30s，得到水溶热塑性树脂；用喷涂法、刮刀涂布法或刮棒涂布法将水溶热塑性树脂均匀涂布于基底材料上，置于烘箱中在温度为80℃的条件下加热10min～20min，从80℃升温至110℃，在温度为110℃的条件下加热10min～20min；从110℃升温至140℃，在温度为140℃的条件下加热10min～20min，从140℃升温至高于水溶热塑性树脂中沸点最高的溶剂的沸点5℃，在温度为高于水溶热塑性树脂中沸点最高的溶剂的沸点5℃的条件下加热30min，冷却至室温，得到水溶热塑性树脂涂层；所述的步骤一得到的球形金纳米粒子溶液与水溶热塑性树脂的质量比为1:(1～8)。

本发明的优点：