[发明专利]自修复复合涂层及其应用和防腐蚀材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种自修复复合涂层及其应用和防腐蚀材料及其制备方法。所述自修复复合涂层包括：相接触的疏水层和亲水层，其中所述疏水层包含疏水性物质；所述亲水层包含自修复层，所述自修复层包含亲水性物质A，所述亲水性物质A包含动态共价键中的至少一种。与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的自修复复合涂层可以应用在防腐蚀领域，不会使液体渗透且能够主动修复涂层在制备和使用过程中的缺陷，从而有效起到防腐蚀的作用。进一步地，本发明的防腐蚀材料中的自修复复合涂层，液体不会进入复合涂层中与基体接触而腐蚀基体，并且能够主动修复涂层在制备和使用过程中的缺陷且具有优异的生物相容性。

技术领域

本发明涉及化学材料和应用的技术领域，特别是涉及一种自修复复合涂层及其应用和防腐蚀材料及其制备方法。

背景技术

日常生活中的许多材料(如金属，塑料等)易在外界环境的作用下发生腐蚀而给国民经济带来巨大损失。针对金属的防腐蚀研究，采用化学转化层、微弧氧化、阳极氧化、电镀等各种技术将有机、无机或者高分子涂层涂覆于金属表面，进而将金属与腐蚀介质隔离从而达到防腐蚀的目的。

尽管上述方法对金属在一定程度上起到了防护作用，但在实际使用中仍然存在很多的问题，如涂层在制备过程中常存在不可避免的微孔缺陷，使其不能完全阻挡腐蚀液体的入侵，进而在液体渗透的位置发生点蚀造成应力集中，在点蚀坑位置发生断裂，使得金属的使用寿命大大削减。弥补其微孔缺陷的传统方法是通过多次涂覆，然而这种单纯“堵孔”的策略并非完美，多次涂覆容易造成涂层过厚、粘附力变差而从金属表面剥落，致使裸露处腐蚀加剧。

近年来，科学家发现Janus膜的不对称润湿性或不对称微结构可以实现液体的定向渗透，进而达到排水或吸水的目的。即疏水层在上，亲水层在下时，液滴铺展在Janus膜的表面不渗透，因此将其液体不会渗透的特点应用于材料的防腐蚀方面具有一定的前景。但是，虽然Janus理念的引入能够显著延缓基底与腐蚀介质的直接接触，然而这种被动防护的方法不能及时感应外界环境的变化，如果没有及时有效的修复涂层在使用过程中可能遭遇的破损和开裂，这些缺陷则会使涂层的附着力显著降低，进而使腐蚀加剧，降低材料的使用寿命。

现有技术中，使用自修复材料能够依靠本身的成膜物质或者响应外界环境的化学键实现主动修复腐蚀所产生的缺陷以此达到防腐蚀的目的，但是，自修复材料的修复效率有限，而影响涂层整体的长效防护性能。

引用文献[1]提供了一种防腐蚀覆铁膜的制备方法。该方法通过抗坏血酸与肌醇六磷酸反应制得缓蚀剂，利用抗坏血酸具有低毒或无毒、价格低廉的特点，分子中氧原子又具有较强的给电子能力，可在金属表面形成牢固的吸附保护膜，在碱性条件下可稳定存在，与肌醇六磷酸结合后利用磷酸酯分子与材料表面相互接触时，分子中的疏水链吸附在材料的表面，形成连续的吸附层，其亲水基朝向空气，因为其分子中含有－OH，能与水分子形成氢键，被吸附的水层会形成导电薄膜，增强了材料表面的导电性，从而降低材料表面的静电荷集聚，且延长了氧气分子到达基体表面的渗透路径，具有优良的屏障性能，提高了防腐蚀性能。但是其制备方法复杂，虽然具有一定的防腐蚀性能，但是其仍然存在微孔缺陷，不能完全阻挡腐蚀液体的入侵。

引用文献[2]提供一种在酸性环境中可自动修复防腐蚀涂层及其制备方法。该可自动修复防腐蚀涂层，包含以下部分：负载缓蚀剂的酸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。但是该可自动修复防腐蚀涂层在酸性环境中才可实现自动修复，在其它环境中不能提供相应的酸，其负载的缓蚀剂不能迅速释放出来，无法形成保护膜，不能抑制腐蚀。

由此看来，如何构建真正适用于材料的防护体系，成为一种亟待解决的技术问题。

引用文献[1]：CN108997604A

引用文献[2]：CN109504242A

发明内容

发明要解决的问题