[发明专利]一种酸碱双响应中空介孔二氧化硅复合纳米容器和自修复防腐蚀涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种酸碱双响应中空介孔二氧化硅复合纳米容器，包括中空介孔二氧化硅球核、缓蚀剂和ZIF‑8纳米阀门，所述缓蚀剂装载于所述中空介孔二氧化硅球核内部，所述ZIF‑8纳米阀门包覆于所述中空介孔二氧化硅球核的外表面，本发明还公开了自修复防腐蚀涂料及其制备方法，本发明中中空介孔二氧化硅纳米容器具有酸碱双重响应‑释放的功能，并能有效提高纳米容器在涂层中的相容性、分散性，防止纳米容器因发生团聚而破坏涂层性能。

技术领域

本发明涉及防腐涂料领域，具体涉及一种酸碱双响应中空介孔二氧化硅复合纳米容器和自修复防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术

金属材料以其良好的物理化学性能和使用性能，被广泛应用于国民经济各领域，但其在服役过程中难以避免地遭受各种破坏，如断裂、磨损、自然老化和腐蚀等。其中，腐蚀对金属材料的破坏最为严重，腐蚀是世界各国共同面临的技术难题，我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失高达GDP的4％，这还不算因此带来的巨大的安全、人身安全等方面危害。

防止金属腐蚀的途径较多，如缓蚀剂防护、防腐涂层防护、电化学防护等，其中有机涂料是最经济、最方便且应用最广泛的一种方式。有机涂层通过在金属表面形成一层屏障，阻隔腐蚀介质与被保护基体，以及通过颜料钝化作用、阴极保护等方式防腐蚀。典型的防腐蚀涂料按树脂品种分有聚氨酯、环氧、酚醛、氟碳树脂、聚酯等。但涂层在成膜及使用过程当中将不可避免地形成微孔和裂痕，腐蚀介质依然能够通过微孔及裂纹缓慢扩散到金属表面，腐蚀性介质直接渗透至金属基底，则将失去防腐能力。

为了普通的有机聚合物涂层达到长效防腐的目的，大量的研究工作者通过在涂层中掺杂各种功能性纳米填料来提高涂层的防腐蚀能力，这种纳米填料复合有机涂料改性方式主要分为被动和主动纳米填料两种类型。被动型通过增强涂层对腐蚀介质的屏障作用来延长涂层使用寿命。例如，石墨烯作为一种二维层状材料，具有超高的比表面积、物化稳定性及耐渗透能力，许多研究工作通过在涂层中掺杂各种改性的石墨烯纳米填料以延长腐蚀介质在涂层中的扩散路径，提高涂层防腐蚀效果。但腐蚀发生后基于石墨烯的填料在涂层中容易引起金属发生电偶腐蚀，加速金属基底的破坏。受到自然界生物受到损伤后表现出的自愈合能力的启发，科研工作者正大力开发具有主动修复涂层防腐能力的涂料产品。主要是在涂层中加入各类封装了固化剂或修复剂的微胶囊，在涂层受到划伤或冲击时，这些微胶囊被破坏，胶囊中装载的修复剂或者固化剂释放出来修复裂纹，如201711424463.0王文婧等发明了一种含有自修复功能微胶囊的防腐底漆，当微胶囊被破坏时，包覆其中的自修复液自动流出，从而实现自修复。如201510278172.X叶氏化工研发(上海)有限公司发明了一种基于脲醛树脂、蜜胺甲醛树脂的微胶囊用于防腐涂料，漆膜在受到外力作用出现损伤时，添加的添加剂能够释放出修复剂和防锈剂，自修复损伤并抑制扩蚀，延长漆膜的使用寿命。但是，这种基于微胶囊的自修复涂料有以下缺点，难以保证自修复防腐蚀涂料所需要的性能要求，缺点主要有：1)目前绝大多数基于微胶囊的自修复涂料多为机械振动等刺激，当涂层受压力破损后，微胶囊破裂修复剂逸出和树脂等反应使膜层破坏处得到修复，而这样的刺激对于涂层内部特别是底层发生腐蚀时很难及时响应；2)大多数微胶囊与有机聚合物涂层之间的相容性较差，修复后的涂层在涂层中易发生团聚。团聚将造成涂层形成更多的缺陷，有可能加速腐蚀介质的扩散。