[发明专利]一种热响应复合自修复涂层及其制备方法

说明书

一种热响应复合自修复涂层及其制备方法，属于自修复高分子涂层材料领域。涂层由环氧树脂，环氧固化剂，微球壳材和缓蚀剂组成。其中微球壳材与缓蚀剂的质量比为3：1.5～2.5，微球占涂层质量的2‑30%。制备方法是将环氧树脂与缓蚀剂微球混合后加入固化剂搅拌均匀得到混合溶液；最后将得到的混合溶液均匀涂布于基底材料上固化，得到自修复复合涂层。本发明涂层的制备工艺简单，且涂层具有多次修复性能，涂层缺陷经过自修复后，使涂层恢复对水分、氧气、Cl^‑等腐蚀性介质的屏蔽能力。

技术领域

本发明涉及高分子涂层材料领域，特别是添加微球的自修复涂层及其制备方法。

背景技术

常用有机涂层通过物理屏蔽对金属进行保护，使其免受腐蚀。然而，在使用过程中难免受到破坏(划伤，开裂，外力作用，自然老化)，使其屏蔽性能下降，甚至造成金属材料裸漏加速腐蚀，出现工程事故。目前，损坏后涂层更多依赖于人工去除，更换，价格昂贵。

智能防腐涂层的自修复机制可分为自主型修复和非自主型修复两大类。自主型修复是指无需能量供给，借助于基体材料中预先封装或包埋的修复剂体系实现自修复功能。如在普通防腐涂料中直接添加活性物质，当涂层发生缺陷时，致使金属基体外露发生腐蚀，涂层中的活性物质迅速向金属腐蚀处移动，指示或者修复涂层缺陷，从而阻止金属基体进一步腐蚀。然而，这种方法存在的不足之处是：一是将活性物质和涂料直接混合，不仅涂料中的某些成分会对活性物质的性能有一定的影响，而且活性物质也会影响涂层的稳定性，从而导致涂层屏蔽性能下降。其次是修复剂的含量决定修复好坏，含量低修复能力差，含量高容易在涂层内部产生微裂纹，进而降低屏蔽性能。非自主型修复主要是指必须依赖于外加辅助条件方可实现的修复，常借助于外界能量的供给，依靠温度、光、水分等外界刺激，触发一系列化学、物理反应，对材料进行修复，但有可能引发副反应，不利于修复或降低物理屏蔽性能。由于航海、航空等特殊防腐领域，对防腐涂层要求苛刻。智能防腐涂层的研究具有更重要经济价值和现实意义。

本发明中的热响应复合自修复涂层是基于形状记忆功能的新型智能涂层，可使涂层在形变或产生裂缝后通过温度变化刺激恢复其原始形貌，在智能涂层中具有更强、更广泛的应用前景。热响应复合自修复涂层最大优点在于充分利用了形状记忆材料和腐蚀缓蚀剂的作用并形成协同效应使涂层表面裂口迅速减小，赋予涂层修复较大裂痕的功能并极大程度的减少缓蚀剂的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能防腐涂层，是基于形状记忆功能的新型智能涂层，其在自然服役的环境中或者通过简单加热，可实现涂层表面缺陷自修复，且可多次修复，修复后涂层具有优良的腐蚀防护性能。涂层制备简单，便于大规模生产与应用。

这种热响应的复合自修复涂层，由微球壳材、表面活性剂、环氧树脂、环氧固化剂、缓蚀剂组成，其中微球壳材与缓蚀剂的质量比为3：1.5～2.5。微球占涂层质量的2-30%，缓蚀剂聚醚胺D-230和正癸胺分别占涂层质量的2-30%。

进一步，所述微球壳材为聚己内酯Mn=10000～80000。

进一步，所述表面活性剂为聚乙烯醇。

进一步，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

进一步，所述环氧固化剂为聚醚胺D-230和正癸胺。

进一步，所述缓蚀剂为8－羟基喹啉、甲基苯并三氮唑、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑中的任一种或多种。

本发明所述的制备热响应复合涂层的方法，包括以下步骤：

（1）采用水浴加热法将聚乙烯醇溶解于去离子水中；

（2）将聚己内酯与8－羟基喹啉按照质量比为3：1.5～2.5溶解于15-25ml二氯甲烷溶液中；

（3）将溶解的聚己内酯与8－羟基喹啉倒入装有聚乙烯醇的烧杯中，匀浆机搅拌2-10min，磁力搅拌1-3h，形成均匀乳液；