[发明专利]一种可自动修复防腐涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种可自动修复防腐涂层，包含以下部分：负载缓蚀剂的刺激响应性介孔二氧化硅0.5‑5重量份和树脂固化物95‑99.5重量份。本发明提供的防腐涂层，对酸和还原剂具有双重刺激响应性，可实现自动修复。当涂层被破坏后，局部微环境发生改变，在外界酸或者还原剂（如，硫离子）的刺激下，涂层中的负载缓蚀剂的刺激响应性介孔二氧化硅壳层高分子N‑叔丁基羰基水解离去（在酸刺激下）或者二硫键断裂（在还原剂刺激性），壳层高分子发生疏水‑亲水转变，进而将介孔二氧化硅孔道暴露，负载的缓蚀剂迅速释放出来，形成保护膜，能够有效抑制腐蚀。

技术领域

本发明属于高分子防腐涂层材料技术领域，具体涉及一种可自动修复防腐涂层及其制备方法。

背景技术

金属材料的腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，造成资源上的巨大浪费和经济损失，我国每年总腐蚀成本超过2.1万亿元，约占国民生产总值的5%。

在所有的防腐措施中，由于操作简单，使用广泛，成本低廉等有点，防腐涂层的使用最为广泛。有机防腐涂层通过物理屏蔽作用使金属基体与水分、氧和离子等腐蚀性介质隔离，抑制腐蚀阴阳极反应，从而阻止腐蚀电化学反应的发生。然而，在服役、运输过程中，涂层不可避免地会受到各种外界条件侵害，从而产生破损、开裂。如果没有及时、有效的修复，这些缺陷会使涂层对金属基体的防护作用及涂层的附着力显着降低。目前，破损涂层主要通过人为修补或更换，工艺繁琐、造价昂贵。利用智能材料，使涂层具备防腐作用及自行修复破损的能力，有利于延长涂层使用寿命，具有巨大的经济价值和发展空间，是近年来国内外腐蚀防护领域最重要的研究方向之一。

自修复防腐涂层在遭到外力破坏或环境损伤后，可自行恢复或在一定条件下恢复其原有的防腐作用，是一种新兴的智能防护材料。近年来，涂料技术与材料科学的发展紧密相联，各种功能涂层随着材料科学的持续进步不断涌现，在这种背景下，自修复防腐涂层在理论研究及实际应用中均得到快速发展。现有涂层常以包埋成膜物质或缓蚀剂的自主修复或借助外界条件刺激的修复对防腐能力进行修复。

Shchukin等（Adv. Mater. 2006, 18:1672-1678）采用层层自组装在介孔二氧化硅表面吸附聚电解质层PEI和PSS，形成纳米容器吸附BTA，将纳米容器与有机硅胶混合，沉积在铝合金表面。当涂层破坏是，局部的pH快速变化，导致纳米容器的聚电解质层分裂，释放包封的缓蚀剂BTA。缓蚀剂在腐蚀位点金属表面形成薄吸附层，使金属表面再次钝化，起到自修复作用。专利201810345588.2公开了一种热响应复合自修复涂层及其制备方法，涂层由环氧树脂，环氧固化剂，聚己内酯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%。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。于湘等人（电镀与涂饰, 2013,32:72-75）以水滑石为缓蚀剂的纳米容器，以20%的重量比添加于环氧树脂中，在镁合金表面固化成膜，该涂层在3.5%的氯化钠溶液中浸泡70天后仍然具有较好的耐腐蚀性能。然而，上述防腐涂层中纳米颗粒用量较大，与涂层相容性差，易破坏涂层的完整性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种与涂层相容性佳、能够保持涂层完整性的可自动修复的防腐涂层及其制备方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种可自动修复防腐涂层，包含以下部分

（1）负载缓蚀剂的刺激响应性介孔二氧化硅 0.5-5重量份

（2）树脂固化物 95-99.5重量份。

所述树脂固化物为环氧树脂、环氧固化剂和水固化形成的环氧树脂固化物。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧固化剂为聚醚胺D230和正癸胺。