[发明专利]一种基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层的制备方法

说明书

本发明设计了一种基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层，属于金属防腐涂层领域。其特征在于：采用层层自组装的方法将壳聚糖和聚天冬氨酸交替沉积在纳米二氧化硅材料表面，将层层组装的纳米二氧化硅材料离心、去离子水洗、干燥，得到环境友好型纳米容器，将环境友好型纳米容器与稀释剂按照一定比例混合，超声分散得到组分一；将环氧树脂、分散剂和流平剂添加到组分一中，混合均匀后添加固化剂，得到分散均匀的自愈合涂层。采用本发明制得的自愈合涂层所用的原材料绿色环保，廉价易得；纳米容器中的缓蚀剂负载量大；在涂层破损微区，负载缓蚀剂的纳米容器能够释放出缓蚀剂分子吸附在金属表面形成保护膜，起到一定的自愈合作用。

技术领域

本发明属于金属防腐涂层，具体涉及一种基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层的制备方法。

背景技术

有机防腐涂层在长期使用过程中，会遭受磨损、磨耗和磨蚀，容易发生鼓泡、针孔和微裂纹等现象，从而使小面积的金属暴露在腐蚀介质中，引发局部腐蚀，导致涂层提前失效。近年来，人们针对智能自愈合防腐涂层的研究逐年增多，该类涂层破裂时，分散在涂层中的功能性微球或纳米容器能够释放愈合剂或缓蚀剂，在金属表面生成保护膜，阻止或减缓金属的腐蚀过程。自愈合涂层成为改善涂层防腐效果的一种新颖而有效的方法。

人们针对自愈合防腐涂层的研究大致可以分为两类：一类是利用高分子微球或纳米容器封装聚合剂，聚合剂如二环戊二烯、环氧树脂、异氰酸酯、亚麻籽油等在催化剂或固化剂的作用下，发生水解、交联和聚合等反应生成高分子聚合物填堵在涂层的微裂纹处，隔离腐蚀性介质与金属，起到防腐的效果；另一类是利用高分子微球或纳米容器封装缓蚀剂并将其分散到涂层中。缓蚀剂分子中的N、S、O等供电子基团与金属形成配位共价键而产生化学吸附；带电的缓蚀剂基团与带有相反电荷的金属产生物理吸附；物理吸附和化学吸附的共同作用使微量的缓蚀剂分子覆盖在金属表面，保护涂层微裂纹处与腐蚀介质接触的金属基体。

目前关于自愈合防腐涂层制备的报导很多，采用层层自组装法制备封装缓蚀剂纳米容器的方法也有很多，但多数采用高分子聚电解质阳离子（如聚乙烯亚胺PEI）、高分子聚电解质阴离子（如聚苯乙烯磺酸钠PSS）和小分子缓蚀剂（如苯并三氮唑BTA、8-羟基喹啉）交替沉积在纳米二氧化硅SiO2表面来制备纳米容器。传统纳米容器的制备步骤过于繁琐，采用的小分子缓蚀剂大多数是有毒物质。

发明内容

本发明的目的是，根据现有纳米容器制备过程中存在的问题，本发明提出一种基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层的制备方法；此法制备的水性环氧树脂涂层具有绿色环保、制备工艺简单等特点，可广泛应用于船舶工业和核电工业等金属防腐涂料领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明先采用层层自组装法将壳聚糖和聚天冬氨酸交替沉积在纳米二氧化硅材料表面，得到环境友好型纳米容器，再将环境友好型纳米容器与稀释剂按照一定比例混合，超声分散后得到组分一；将环氧树脂、分散剂和流平剂添加到组分一中，混合均匀后添加固化剂，得到分散均匀的自愈合涂层。

本发明一种基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层的制备方法包括环境友好型纳米容器的制备和基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层的制备。

所述环境友好型纳米容器的制备方法，其过程和步骤（质量比）：

第一步：将5-10份纳米SiO2与100份去离子水混合，磁力搅拌12h，制成SiO2溶胶凝胶溶液。