一种pH自修复纳米胶囊的制备方法技术

一种pH自修复纳米胶囊的制备方法，涉及金属的防腐技术领域，将二维纳米片在超声下分散在水中，得到二维纳米片水分散液，将环糊精与二维纳米片水分散液混合反应，得到二维纳米片‑环糊精纳米复合溶液，将二维纳米片‑环糊精纳米复合溶液与含有缓蚀剂分子的乙醇溶液混合，取得混合溶液，将混合溶液离心后，取固相水洗，再经真空干燥，得到pH自修复纳米胶囊。本纳米胶囊是一种pH触发自修复体系，对环境友好，可适用于修复涂层裂缝中，修复率>95%。

【技术实现步骤摘要】
一种pH自修复纳米胶囊的制备方法
本专利技术涉及金属的防腐
，特别是对环境友好的涂层pH致修复纳米胶囊的制备技术方法。
技术介绍
金属腐蚀一直是钢铁、冶金、建筑、交通运输等行业面临的最大挑战之一，据统计，世界各国每年因腐蚀造成的直接经济损失约占其国民生产总值的3%～5%，2018年全球腐蚀成本约3～4万亿美元，远高于同年1600亿美元的全球自然灾害损失。目前我国防腐涂料的市场规模己位居第二，仅次于建筑涂料，并且需求年均增速超过20%。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、开裂的现象。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著降低。目前，破损涂层主要通过人为修补或更换，往往工艺繁琐、造价昂贵。近年来利用智能材料，使涂层具备自行修复破损的能力成为国内外腐蚀防护领域的研究热点，具有巨大的应用价值。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。目前常见的自修复涂层是微胶囊填充型自修复涂层，然而目前微胶囊技术中囊芯成分单一，多为单一树脂，自修复效果不理想，力学性能差，与基体树脂结合力不佳，急需开发系列多环境因素快速响应、自修复效率高、力学性能好、且与基体树脂有较强结合力的自修复新材料。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术目的是提出一种可对微裂缝进行修复、对环境友好、不需要催化剂的pH自修复纳米胶囊的制备方法。本专利技术的一种pH自修复纳米胶囊的制备方法，包括以下步骤：1）在室温下，将二维纳米片在超声下分散在水中，得到二维纳米片水分散液；2）将环糊精与二维纳米片水分散液混合，在60～70℃下反应3～4h，得到二维纳米片-环糊精纳米复合溶液；3）在搅拌条件下，将二维纳米片-环糊精纳米复合溶液与含有缓蚀剂分子的乙醇溶液混合，取得混合溶液；4）将混合溶液离心后，取固相水洗，再经真空干燥，得到pH自修复纳米胶囊。采用以上方法取得的pH自修复纳米胶囊中含有二维纳米片、环糊精、缓蚀剂，具有pH敏感性，能够在pH<7的情况下，从纳米胶囊中释放出缓蚀剂分子，在暴露的金属表面形成吸附层，对微裂缝自行进行修复，不渗透的二维纳米片还可以极大地阻碍了电解液在划痕周围的渗透和腐蚀扩展。本专利技术制备过程简单，安全，不需要催化剂，成本较低；制备的纳米胶囊是一pH触发自修复体系，对环境友好，可适用于修复涂层裂缝中，修复率可达95%。进一步地，本专利技术所述二维纳米片为氧化石墨烯、石墨烯、氮化硼纳米片或二硫化钼纳米片。氧化石墨烯、石墨烯、氮化硼纳米片或二硫化钼都是二维纳米片，能更加有效地阻碍电解液在划痕周围的渗透和腐蚀扩展。进一步地，在所述二维纳米片水分散液中，所述二维纳米片的浓度为1～5mg/mL，这种高浓度容易沉淀。进一步地，在所述步骤1）中还加入分散剂羧基化苯胺三聚体，可使二维纳米片的稳定时间延长。进一步地，在步骤2）中，所述环糊精与二维纳米片的混合质量比为10～100∶1。在这混合比下环糊精与二维纳米片会更容易地发生主客体相互作用，形成纳米胶囊。进一步地，所述缓蚀剂分子为苯骈三氮唑、巯基苯骈噻唑或甲基苯骈三氮唑。这也是常用的酸性条件下的缓蚀剂。进一步地，由于缓蚀剂在乙醇的溶解度决定了该浓度范围，因此，优选的所述含有缓蚀剂分子的乙醇溶液中缓蚀剂的浓度为10～50mg/mL。进一步地，所述步骤3）中，缓蚀剂与二维纳米片的混合质量比为5～10∶1。在该比例下，缓蚀剂会包覆在纳米胶囊里，形成较佳的包覆效果。具体实施方式一、制备备pH自修复纳米胶囊：实施例1：制备装载苯骈三氮唑的纳米胶囊。（1）在25℃水浴中，取0.5g氧化石墨烯超声分散在500mL水中，超声过程中加入0.01g分散剂羧基化苯胺三聚体，超声25min，得到浓度为1mg/mL的氧化石墨烯水分散液。（2）将5g环糊精加入到步骤（1）中的氧化石墨烯水分散液中，在60℃下反应4h，得到氧化石墨烯-环糊精纳米复合溶液。（3）将2.5g苯骈三氮唑与250mL乙醇溶液混合，得到含有苯骈三氮唑分子的乙醇溶液。在搅拌条件下，将步骤（2）得到的氧化石墨烯-环糊精纳米复合溶液加到上述含有苯骈三氮唑分子的乙醇溶液中，继续搅拌4h，取得混合溶液。（4）将步骤（3）中的混合溶液在5000r/min下离心，用蒸馏水洗涤三次，然后在50℃下真空干燥24h，所得固体粉末为装载苯骈三氮唑的纳米胶囊，即pH自修复纳米胶囊。实施例2，制备装载甲基苯骈三氮唑的纳米胶囊。（1）在25℃水浴中，0.25g氮化硼纳米片（或二硫化钼纳米片）超声分散在50mL水中，超声过程中加入0.01g分散剂羧基化苯胺三聚体，超声30min，得到5mg/mL氮化硼纳米片水分散液;（2）将5g环糊精加入到步骤（1）中的氮化硼纳米片水分散液中，在70℃下反应3h，得到氮化硼纳米片-环糊精纳米复合溶液；（3）取2g甲基苯骈三氮唑与200mL乙醇溶液混合，取得含有甲基苯骈三氮唑分子的乙醇溶液。在搅拌条件下，将步骤（2）得到的氮化硼纳米片-环糊精纳米复合溶液加到以上含有甲基苯骈三氮唑分子的乙醇溶液中，继续搅拌5h，取得混合溶液。（4）将步骤（3）中的混合溶液在5000r/min下离心，用蒸馏水洗涤三次，然后在50℃下真空干燥24h，所得固体粉末为装载甲基苯骈三氮唑的纳米胶囊，即pH自修复纳米胶囊。实施例3，制备装载巯基苯骈噻唑的纳米胶囊。（1）在25℃水浴中，取0.5g石墨烯超声分散在500mL水中，超声过程中加入0.01g分散剂羧基化苯胺三聚体，超声25min，得到浓度为1mg/mL的石墨烯水分散液。（2）将5g环糊精加入到步骤（1）中的石墨烯水分散液中，在60℃下反应4h，得到石墨烯-环糊精纳米复合溶液。（3）将2.5g巯基苯骈噻唑与250mL乙醇溶液混合，得到含有巯基苯骈噻唑分子的乙醇溶液。在搅拌条件下，将步骤（2）得到的石墨烯-环糊精纳米复合溶液加到上述含有巯基苯骈噻唑分子的乙醇溶液中，继续搅拌5h，取得混合溶液。（4）将步骤（3）中的混合溶液在5000r/min下离心，用蒸馏水洗涤三次，然后在50℃下真空干燥24h，所得固体粉末为装载巯基苯骈噻唑的纳米胶囊，即pH自修复纳米胶囊。二、应用：将上述案例1、2、3分别制备的纳米胶囊解于涂层中，并涂覆在玻璃片上，用尖刀刻画划痕，浸泡在pH<7的水中，划痕发生修复，修复率>95%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种pH自修复纳米胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n1）在室温下，将二维纳米片在超声下分散在水中，得到二维纳米片水分散液；/n2）将环糊精与二维纳米片水分散液混合，在60～70℃下反应3～4h，得到二维纳米片-环糊精纳米复合溶液；/n3）在搅拌条件下，将二维纳米片-环糊精纳米复合溶液与含有缓蚀剂分子的乙醇溶液混合，取得混合溶液；/n4）将混合溶液离心后，取固相水洗，再经真空干燥，得到pH自修复纳米胶囊。/n

【技术特征摘要】
1.一种pH自修复纳米胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在室温下，将二维纳米片在超声下分散在水中，得到二维纳米片水分散液；
2）将环糊精与二维纳米片水分散液混合，在60～70℃下反应3～4h，得到二维纳米片-环糊精纳米复合溶液；
3）在搅拌条件下，将二维纳米片-环糊精纳米复合溶液与含有缓蚀剂分子的乙醇溶液混合，取得混合溶液；
4）将混合溶液离心后，取固相水洗，再经真空干燥，得到pH自修复纳米胶囊。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述二维纳米片为氧化石墨烯、石墨烯、氮化硼纳米片或二硫化钼纳米片。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述二维纳米片水分散液中，所述二维纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟华，戴海雄，顾林，曹文凯，马庆磊，
申请(专利权)人：江苏金陵特种涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32