[发明专利]一种二氧化碳刺激响应的智能涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种二氧化碳刺激响应的智能涂层的制备方法，属于复合材料制备技术领域。本发明是克服现有技术中的不足之处，提出一种二氧化碳刺激响应的智能涂层的制备方法，其利用介孔二氧化硅具有孔容大的特点来负载缓蚀剂，并通过蒸馏沉淀聚合的方法在介孔二氧化硅表面聚合一层具有二氧化碳刺激响应的聚合物壳层，以实现功能性纳米容器在二氧化碳刺激下的可控释放；把二氧化碳刺激响应的纳米容器添加到涂层中，制备出具有二氧化碳响应性的智能防腐蚀涂层。本发明制备的智能涂层当在油气田开发过程中遇到二氧化碳而对涂层产生腐蚀时，纳米容器中的缓蚀剂分子会自动释放，对受损涂层进行修复，从而大大降低管道的腐蚀速率，防止安全事故的发生。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳刺激响应的智能涂层的制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

介孔二氧化硅是最常见的介孔材料，广泛应用于催化剂、药物释放、吸附分离等领域。近年来在防腐蚀领域中，介孔二氧化硅常常被作为小分子缓蚀剂的纳米容器添加到防腐涂层中，以得到具有自修复能力的涂层。而通过在介孔二氧化硅表面进行功能性聚合物的修饰，可以制备出具有光、热、pH值响应的智能涂层。而关于二氧化碳刺激响应的涂层却鲜有报导。

在油气田开采及油气运输过程中，常常伴随着二氧化碳的腐蚀问题，在对油套管腐蚀检查不及时的情况下，可能造成因为管道穿孔而引起不可预期的安全事故。

针对上述问题，设计合成出具有二氧化碳刺激响应的纳米容器，并添加到纤维素基凝胶涂层中(按照“一种可循环使用的耐腐蚀耐老化的凝胶涂层材料及其制备方法”(公开专利号CN105925114A)制备纤维素基凝胶材料)，制备出具有二氧化碳刺激响应功能的智能涂层，应用在特定环境中，具有重要意义。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种二氧化碳刺激响应的智能涂层的制备方法，该方法主要利用介孔二氧化硅具有孔容大的特点来负载缓蚀剂，并通过蒸馏沉淀聚合的方法在介孔二氧化硅表面聚合一层具有二氧化碳刺激响应的聚合物壳层，以实现纳米容器中的缓蚀剂分子会自动释放，即对受损失涂层进行修复，从而大大降低管道的腐蚀速率，防止安全事故的发生。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：种二氧化碳刺激响应的智能涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤S10、制备介孔二氧化硅；

步骤S20、对介孔二氧化硅的表面进行功能化修饰，通过蒸馏沉淀聚合方法合成出二氧化碳刺激响应纳米微胶囊；

步骤S30、利用二氧化碳刺激响应纳米微胶囊来负载缓蚀剂；

步骤S40、将负载有缓蚀剂的二氧化碳刺激响应纳米微胶囊均匀分散在纤维素基凝胶涂料溶液中，通过提拉法包裹在金属表面，待溶剂挥发完全，得到二氧化碳刺激响应的智能涂层。

进一步的技术方案是，所述步骤S10中制备介孔二氧化硅的过程为：依据Stober法把表面活性剂、氢氧化钠以及正硅酸乙酯混合在80℃下反应2～4小时制得介孔二氧化硅。

进一步的技术方案是，所述制备介孔二氧化硅的具体过程为：将1.0～1.80g的表面活性剂溶解在480mL的去离子水中，之后加入3.0mL～4.5mL浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后升温至80℃；然后加入4.00mL～6.00mL的正硅酸乙酯并继续反应2～4小时后离心、干燥，通过550℃煅烧6小时除去表面活性剂得到介孔二氧化硅。

进一步的技术方案是，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。

进一步的技术方案是，所述步骤S20的具体过程为：首先合成乙烯化介孔二氧化硅，然后通过蒸馏沉淀聚合方法以偶氮二异丁腈为引发剂、二乙烯基苯为交联剂以及具有二氧化碳刺激响应性的功能性单体合成出对二氧化碳刺激响应的纳米微胶囊。