自修复胶囊、自修复防腐涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种自修复胶囊、自修复防腐涂料及其制备方法和应用。所述自修复胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯包括液体碳氢化合物、油溶性缓蚀剂和多元胺化合物，所述囊壁包括聚脲薄。本发明专利技术提供的自修复高固体环氧防腐涂料，其原材料易得，生产工艺流程简单、易于制备；基由本发明专利技术实施例提供的一种自修复高固体环氧防腐涂料形成的自修复环氧防腐蚀涂膜(涂层)中的自修复胶囊具有热稳定性、水解稳定性和低温流动性。

【技术实现步骤摘要】
自修复胶囊、自修复防腐涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种防腐涂料，特别涉及一种自修复胶囊、自修复防腐涂料及其制备方法和应用，属于材料

技术介绍
一直以来，金属腐蚀作为一个安全与经济问题饱受各国关注，金属腐蚀不仅会造成严重的经济损失，还会影响人类健康。据腐蚀防护组织统计，我国每年金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的4％，我国腐蚀损失超过2万亿，是自然灾害损失的4倍；这意味着平均每个中国人每年都要承担1000元以上的腐蚀损失。为了避免金属腐蚀带来的严重后果，人们常采用最经济有效的涂料防腐对建筑金属加以保护，以防腐涂层隔绝腐蚀介质与金属底材。而高速公路、桥梁、输油管道等公共设施经常处在砂石飞溅、阴暗潮湿等恶劣环境中，常常暴露于大气或强盐碱环境下，不可避免地产生局部损伤和微裂纹，之后损伤处或微裂纹逐渐蔓延、扩张，进而导致涂料的使用寿命和防腐能力大幅降低。在海洋环境中，高固体环氧因为综合了施工性能、成本、环保等优点，得到越来越广泛的应用，而自修复型高固体环氧的开发需求也越来越迫切，其中，以胶囊为基础的自修复是研究的热点，其原理是将自修复微胶囊埋植于基体中，当基体产生裂纹，基体内部的微胶囊受外力作用破裂释放出芯材，在虹吸作用下芯材布满于裂纹处，发生反应完成自修复过程。例如，在CN101541416B中公开了一种自修复胶囊的原理和制备方法，但未考虑到囊芯的在低温下的流动性问题，实际使用者自修复可靠性有待提高。CN102702838A和CN106398469A分别以异氰酸酯类衍生物和硅烷偶联剂改性环氧树脂为囊芯，容易在浸水、老化后失去自修复功能。因此一种具有可靠自修复性且容易生产的自修复高固体环氧防腐涂料的开发已非常必要。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种自修复胶囊、自修复防腐涂料及其制备方法和应用，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例一方面提供了一种自修复胶囊，其包括囊芯和囊壁，所述囊芯包括液体碳氢化合物、油溶性缓蚀剂和多元胺化合物，所述囊壁为聚脲薄膜。本专利技术实施例还提供了一种自修复胶囊的制备方法，其包括：至少将液体碳氢化合物、油溶性缓蚀剂、多元胺化合物混合均匀，形成囊芯混合物；将所述囊芯混合物以乳状分散体的形式均匀分散于液体环氧树脂中，获得囊芯分散体；至少向所述囊芯分散体内加入多异氰酸酯化合物，使所述多异氰酸酯化合物与囊芯混合物中的部分多元胺化合物在胶囊界面反应，生成作为囊壁的聚脲薄膜。本专利技术实施例还提供了一种胶囊复合物，其包含液体环氧树脂和所述的自修复胶囊，所述自修复胶囊均匀分散于液体环氧树脂内。本专利技术实施例还提供了一种自修复高固体环氧防腐涂料，其包括甲组分和乙组分，所述甲组分包括按质量份数计的如下组分：胶囊复合物10-55份、二聚酸改性环氧树脂10-55份、添加剂0.1-5份、着色颜料1-5份、填料25-60份、混合溶剂5-15份；所述乙组分包括按质量份数计的如下组分：改性胺固化剂10-30份；其中，所述胶囊复合物为所述的胶囊复合物。本专利技术实施例还提供了所述自修复高固体环氧防腐涂料的制备方法，其包括：将所述混合溶剂、着色颜料、添加剂、填料与二聚酸改性环氧树脂混合形成混合物，之后再使所述混合物与胶囊复合物混合均匀并作为甲组分；以改性胺固化剂作为乙组分。本专利技术实施例还提供了由所述自修复高固体环氧防腐涂料形成的自修复防腐涂层。本专利技术实施例还提供了一种装置，其包括基体和设置在基体上的自修复防腐涂层，所述自修复防腐涂层为所述的自修复防腐涂层。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：本专利技术实施例提供的一种自修复高固体环氧防腐涂料，其原材料易得，生产工艺流程简单、易于制备；基由本专利技术实施例提供的一种自修复高固体环氧防腐涂料形成的自修复环氧防腐蚀涂膜(涂层)中的自修复胶囊具有热稳定性、水解稳定性和低温流动性，当涂膜(涂层)被机械破坏后，胶囊的囊壁破损，并释放出囊芯，囊芯中的腐蚀抑制混合物(包括油性缓蚀剂和碳氢化合物等)，在涂膜/金属界面中形成化学键或钝化膜，抑制金属基底与腐蚀介质反应。因此，在浸水、老化、低温环境能长期保持高的自修复功能，避免了普通自修复防腐蚀涂料在该环境中的自修复功能急剧衰减等情况，防腐蚀性大大能高。附图说明图1分别是采用本专利技术实施例1-3和对比例1的防腐涂料涂覆在碳钢表面后，人工进行划痕破坏涂层，划痕处在3.5wt％NaCl溶液中浸泡48h后的动电位极化曲线。图2是用本专利技术实施例2的防腐涂料涂覆在Q235钢板上进行拉拔附着力测试照片，其中涂膜厚度为120μm。图3分别是采用本专利技术实施例1-3和对比例1的防腐涂料涂覆在碳钢表面后，人工进行划痕破坏涂层，划痕处在3.5wt％NaCl溶液中浸泡不同时间后的开路电位变化曲线。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例一方面提供了一种自修复胶囊，其包括囊芯和囊壁，所述囊芯包括液体碳氢化合物、油溶性缓蚀剂和多元胺化合物，所述囊壁为聚脲薄膜。进一步的，所述自修复胶囊中囊芯的质量占比为50wt％以上。进一步的，所述囊芯为连续均相的实心液体，所述囊芯被包裹在所述囊壁内，其中，该囊芯在-70-120℃下仍然能够具有流动性。进一步的，所述自修复胶囊为球形。进一步的，所述自修复胶囊的最大长度或直径为1-500μm。进一步的，所述囊壁的厚度为0.1-20μm；进一步的，所述聚脲薄膜至少是由多异氰酸酯化合物与所述囊芯中的部分多元胺化合物反应形成。进一步的，所述囊芯包括10-95wt％液体碳氢化合物、1-20wt％油溶性缓蚀剂和0.1-10wt％多元胺化合物。进一步的，所述液体碳氢化合物包括石蜡油、环烷油、聚异丁烯中的一种或两种以上的组合，但不限于此。进一步的，所述油溶性缓蚀剂包括高分子羧酸及其金属皂类/酯类化合物、含硫的有机化合物、含氮有机化合物、膦酸酯及含磷有机化合物中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。进一步的，所述含硫的有机化合物包括磺酸盐，但不限于此。进一步的，所述含氮有机化合物包括胺类化合物，但不限于此。进一步的，所述多元胺化合物包括脂肪胺、聚酰胺、聚醚胺、酰胺基胺、脂环胺、酚醛胺中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。进一步的，所述多异氰酸酯化合物包括多异氰酸酯单体、多异氰酸酯单体与多元醇的加成物或多异氰酸酯单体的自聚物，但不限于此。进一步的，所述多异氰酸酯化合物的异氰酸酯当量与胺当量的比值R为1-1.5。本专利技术实施例还提供了一种自修复胶囊的制备方法，其包括：至少将液体碳氢化合物、油溶性缓蚀剂、多元胺化合物混合均匀，形成囊芯混合物；将所述囊芯混合物以乳状分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自修复胶囊，其特征在于包括囊芯和囊壁，所述囊芯包括液体碳氢化合物、油溶性缓蚀剂和多元胺化合物,所述囊壁为聚脲薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种自修复胶囊，其特征在于包括囊芯和囊壁，所述囊芯包括液体碳氢化合物、油溶性缓蚀剂和多元胺化合物,所述囊壁为聚脲薄膜。


2.根据权利要求1所述的自修复胶囊，其特征在于：所述自修复胶囊中囊芯的质量占比为50wt％以上；优选的，所述囊芯为连续均相的实心液体，所述囊芯被包裹在所述囊壁内；优选的，所述自修复胶囊为球形；优选的，所述自修复胶囊的最大长度或直径为1-500um；优选的，所述囊壁的厚度为0.1-20um；优选的，所述聚脲薄膜至少是由多异氰酸酯化合物与所述囊芯中的部分多元胺化合物反应形成。
优选的，所述多异氰酸酯化合物包括多异氰酸酯单体、多异氰酸酯单体与多元醇的加成物或多异氰酸酯单体的自聚物；
优选的，所述多异氰酸酯化合物的异氰酸酯当量与胺当量之比为1-1.5。


3.根据权利要求2所述的自修复胶囊，其特征在于：所述囊芯包括10-95wt％液体碳氢化合物、1-20wt％油溶性缓蚀剂和0.1-10wt％多元胺化合物；
优选的，所述液体碳氢化合物包括石蜡油、环烷油、聚异丁烯中的一种或两种以上的组合；
优选的，所述油溶性缓蚀剂包括高分子羧酸及其金属皂类/酯类化合物、含硫的有机化合物、含氮有机化合物、膦酸酯及含磷有机化合物中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述含硫的有机化合物包括磺酸盐；优选的，所述含氮有机化合物包括胺类化合物；
优选的，所述多元胺化合物包括脂肪胺、聚酰胺、聚醚胺、酰胺基胺、脂环胺、酚醛胺中的任意一种或两种以上的组合。


4.一种自修复胶囊的制备方法，其特征在于包括：
至少将液体碳氢化合物、油溶性缓蚀剂、多元胺化合物混合均匀，形成囊芯混合物；
将所述囊芯混合物以乳状分散体的形式均匀分散于液体环氧树脂中，获得囊芯分散体；
至少向所述囊芯分散体内加入多异氰酸酯化合物，使所述多异氰酸酯化合物与囊芯混合物中的部分多元胺化合物在胶囊界面反应，生成作为囊壁的聚脲薄膜。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于包括：将所述囊芯混合物与所述液体环氧树脂于45-75℃条件下高速分散混合0.1-10h，以使所述囊芯混合物以乳状分散体的形式均匀分散于液体环氧树脂中而形成囊芯分散体。


6.一种胶囊复合物，其特征在于包含液体环氧树脂和权利要求1-3中任一项所述的自修复胶囊，所述自修复胶囊均匀分散于液体环氧树脂内；优选的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栓，孙立三，郭小平，李群，陈旭杰，辛亮，陈志宇，
申请(专利权)人：宁波大达化学有限公司，中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33