[发明专利]一种具有多重自修复防腐功能的纳米容器填料及其应用

说明书

本发明公开了一种具有多重自修复防腐功能的纳米容器填料，该纳米容器填料的制备方法主要包括两个步骤：首先制备空心聚苯胺胶囊：将五氧化二钒加入去离子水中，滴加苯胺单体和硫酸，在冰浴中搅拌混匀，再加入氧化剂，在冰浴中反应，得到产物C；将产物C分散在H₂SO₄溶液中，在90℃下搅拌反应24h，离心分离，干燥，得到空心聚苯胺胶囊；其次，制备纳米容器填料：石墨相氮化碳和空心聚苯胺胶囊结合成三维的纳米载体，纳米载体上负载BTA缓蚀剂，然后在表面包覆聚多巴胺层，得到可在水性涂料中通用的纳米容器填料。本发明中选择水性环氧涂料与纳米容器填料复合形成涂层。该复合涂层同时具有钝化、抑制多重自修复性质和高抗渗透性能，对金属保护效果良好。

技术领域

本发明涉及防腐涂层用颜填料的技术领域，具体为一种具有多重自修复防腐功能的纳米容器填料及其应用方法。

背景技术

在各种防腐蚀策略中，有机涂层是一种保护金属不受腐蚀的简便且经济的方法。其中，环氧涂料由于其良好的耐腐蚀性和对金属的高粘附性而得到了广泛的应用。但在实际应用中，由于Cl-、O₂、CO₂等腐蚀因子的破坏，单一环氧涂层，特别是水性环氧涂层往往会在短时间内失去对金属基底的保护能力。提高涂层保护能力的有效方法之一是赋予涂层一定的自修复能力，而这一功能通常是利用具有自修复性能的纳米填料来实现的。相关研究表明，与纯粹的水性环氧涂层相比，自修复涂层的防护效率和有效使用时长都得到了明显的提升。

现有技术中，所使用的自修复填料多为负载活性材料的介孔二氧化硅或埃洛石纳米管等，但其活性物质占比低、负载量少，仅能在短时间内维持保护效果。同时，单一的缓蚀抑制作用也难以满足工业中复杂情况的需求。因此，亟需一种能够从多种角度增强水性涂层保护性能，且可长时间为涂层提供自修复性质的纳米填料，以促进工业水性自修复涂料的发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有自修复涂层存在的不足，提供一种具有多重自修复防腐功能的纳米容器填料及其应用方法。

本发明提供的具有多重自修复防腐功能的纳米容器填料，其制备方法包括两个主要步骤：

步骤一、制备空心聚苯胺胶囊，具体操作如下：

(1)将五氧化二钒颗粒加入到去离子水中，形成悬浮液A；悬浮液A中五氧化二钒的浓度为8.0-15.0mg/mL。

(2)向悬浮液A中先后逐滴滴加苯胺单体和浓硫酸，并在冰浴(0℃)中搅拌混匀，得到悬浮液B。反应液中，苯胺单体的浓度为8.0-12.0mg/mL，浓硫酸的浓度为8.0-14.0mg/mL。

(3)向悬浮液B中加入氧化剂过硫酸铵，控制氧化剂的浓度为9.0-14.0mg/mL，在冰浴中反应3小时以上，得到产物C。

(4)将产物C超声分散在6wt.％的H₂SO₄溶液中，得到分散液D；

(5)将分散液D在90℃下搅拌约24h刻蚀五氧化二钒核心，刻蚀过程中搅拌速度为400r/min，得到分散液E，离心分离，用去离子水和乙醇反复洗涤，干燥，得到空心聚苯胺胶囊(简称MP)。

步骤二、制备纳米容器填料，简称CPAA。具体操作如下：

(1)将石墨相氮化碳纳米片加入去离子水中，通过超声探头在500W下处理10min，得到分散液F。分散液F中石墨相氮化碳的浓度为10.0-25.0mg/mL。向分散液F中加入空心聚苯胺胶囊，超声分散，超声探头在500W下处理10min，得到分散液G。石墨相氮化碳与空心聚苯胺胶囊用量质量比1:1。

(2)将BTA缓蚀剂加入分散液G中，真空(0.08MPa)条件下负载反应12小时，离心，洗涤，得到中间产物H。反应液中控制BTA缓蚀剂的浓度为5.0-30.0mg/mL。