一种基于金属有机框架材料的自愈合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于金属有机框架材料的自愈合涂层的制备方法，其包括步骤：将硝酸钴甲醇溶液和2

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属有机框架材料的自愈合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于自愈合涂层
，具体涉及一种基于金属有机框架材料的自愈合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机防腐涂层在长期使用过程中，会遭受磨损、刮擦，容易发生鼓泡、针孔和微裂纹等现象，从而使小面积的金属暴露在腐蚀介质中，引发局部腐蚀，导致涂层提前失效。近年来，人们针对智能自愈合防腐涂层的研究逐年增多，该类涂层破裂时，分散在涂层中的功能性微球或纳米容器能够释放愈合剂或缓蚀剂，在金属表面生成保护膜，阻止或减缓金属的腐蚀过程。因此，自愈合涂层成为改善涂层防腐效果的一种新颖而有效的方法。
[0003]人们针对自愈合防腐涂层的研究大致可以分为两类：一类是利用高分子微球或纳米容器封装聚合剂，聚合剂如二环戊二烯、环氧树脂、异氰酸酯、亚麻籽油等在催化剂或固化剂的作用下，发生水解、交联和聚合等反应生成高分子聚合物填堵在涂层的微裂纹处，隔离腐蚀性介质与金属，起到防腐的效果；另一类是利用高分子微球或纳米容器封装缓蚀剂并将其分散到涂层中。缓蚀剂分子中的N、S、O等供电子基团与金属形成配位共价键而产生化学吸附；带电的缓蚀剂基团与带有相反电荷的金属产生物理吸附；物理吸附和化学吸附的共同作用使微量的缓蚀剂分子覆盖在金属表面，保护涂层微裂纹处与腐蚀介质接触的金属基体。
[0004]目前关于自愈合防腐涂层制备的报导很多，采用封装缓蚀剂纳米容器的方法也有很多，但多数采用无机纳米容器(如二氧化硅SiO2)、有机纳米容器(如环糊精CB)封装小分子缓蚀剂(如苯并三氮唑BTA)来制备防腐功能填料。传统纳米容器的制备步骤过于繁琐，采用的小分子缓蚀剂大多数是有毒物质。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于环境友好型核壳结构金属有机框架化合物的自愈合涂层及其制备方法，并使之应用于金属防腐领域中。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种基于金属有机框架材料的自愈合涂层的制备方法，所述金属有机框架材料具有核壳结构，所述制备方法包括如下步骤：
[0008](1)将硝酸钴甲醇溶液和2
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甲基咪唑甲醇溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤后，获得内层核结构金属有机框架材料；
[0009](2)将步骤(1)所得内层核结构金属有机框架材料与2
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甲基咪唑甲醇溶液混合，搅拌后加入硝酸锌甲醇溶液，经过搅拌、离心、洗涤后，获得核壳结构金属有机框架材料；
[0010](3)将步骤(2)所得核壳结构金属有机框架材料与稀释剂混合，搅拌分散均匀，所得物作为组分一；
[0011](4)向组分一中加入环氧树脂、分散剂和流平剂，搅拌后得到基于金属有机框架材
料的环氧树脂；
[0012](5)向步骤(4)所得物加入固化剂，即得所述基于金属有机框架材料的自愈合涂层。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案，所述硝酸钴甲醇溶液的浓度为4～10mmol/L，所述2
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甲基咪唑甲醇溶液的浓度为160mmol/L，所述硝酸锌甲醇溶液的浓度为4～10mmol/L。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案，在步骤(1)中，按体积份计，所述硝酸钴甲醇溶液为10份，所述2
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甲基咪唑甲醇溶液为200份；在步骤(2)中，所述2
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甲基咪唑甲醇溶液为80份，所述硝酸锌甲醇溶液为20份。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案，在步骤(3)中，按重量份计，所述核壳结构金属有机框架材料为1～2份，所述稀释剂为1份。
[0016]作为本专利技术的优选技术方案，在步骤(4)中，按重量份计，所述核壳结构金属有机框架材料为1份，所述环氧树脂为10～20份。
[0017]作为本专利技术的优选技术方案，在步骤(4)中，按重量份计，所述分散剂为1份，所述流平剂为1份，步骤(5)中的固化剂为5份。
[0018]作为本专利技术的优选技术方案，所述稀释剂为体积比为4:1的二甲苯/正丁醇的混合试剂；和/或，所述分散剂为阴离子表面活性剂(例如油酸钠)；和/或，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷；和/或，所述固化剂为聚酰胺类固化剂；和/或，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧当量为210～240g/eq。
[0019]作为本专利技术的优选技术方案，步骤(1)中，进行所述搅拌时，采用磁力搅拌24小时，温度为室温；和/或，步骤(2)中，第一次搅拌时，采用磁力搅拌10分钟，第二次搅拌为1小时，温度为室温；和/或，步骤(1)和/或步骤(2)中，进行所述洗涤时，采用乙醇溶液洗涤两次；和/或，步骤(3)中，进行所述搅拌分散时，先磁力搅拌10分钟，再超声分散10分钟；和/或，步骤(4)中，进行所述搅拌时，磁力搅拌1小时。
[0020]本专利技术提供了由上述制备方法制备而得的一种基于金属有机框架材料的自愈合涂层，并提供将其在金属防腐方面的应用。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术的自愈合涂层能够对于涂层的机械损伤和由自然环境所引起的涂层缺陷作出响应，释放2
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甲基咪唑，吸附在金属表面，发挥自愈合功能。本专利技术制备方法简单、防护性能好、成本少，易于推广。
附图说明
[0023]图1是本专利技术金属有机框架材料的X射线衍射谱图；
[0024]图2是本专利技术金属有机框架材料的SEM(左侧)和TEM(右侧)图；
[0025]图3是本专利技术金属有机框架材料的元素面分布图；
[0026]图4为本专利技术含ZIF
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67@ZIF
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8涂层的EIS图；
[0027]图5为本专利技术含ZIF
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67@ZIF
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8涂层的极化曲线；
[0028]图6是本专利技术的划痕浸泡试验结果图，其中，图中A部分为环氧树脂实验组结果，B部分为环氧树脂+ZIF
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67实验组结果，C部分为环氧树脂+ZIF
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67@ZIF
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8实验组结果。
具体实施方式
[0029]下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本专利技术进行进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述
技术实现思路
所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。
[0030]实施例1
[0031]以硝酸钴甲醇溶液(4mmol，10ml)和2
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甲基咪唑甲醇溶液(160mmol，200ml)为原料，室温搅拌24小时，合成ZIF
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67。产物离心收集并用乙醇溶液洗涤两次后，不经干燥处理直接作为晶种。加入2
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甲基咪唑甲醇溶液(160mmol，80ml)分散ZIF
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67，搅拌5min后，再加入硝酸锌甲醇溶液(4mmol，20ml)，室温下反应继续搅拌1小时，再静置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属有机框架材料的自愈合涂层的制备方法，其特征在于，所述金属有机框架材料具有核壳结构，所述制备方法包括如下步骤：(1)将硝酸钴甲醇溶液和2
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甲基咪唑甲醇溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤后，获得内层核结构金属有机框架材料；(2)将步骤(1)所得内层核结构金属有机框架材料与2
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甲基咪唑甲醇溶液混合，搅拌后加入硝酸锌甲醇溶液，经过搅拌、离心、洗涤后，获得核壳结构金属有机框架材料；(3)将步骤(2)所得核壳结构金属有机框架材料与稀释剂混合，搅拌分散均匀，所得物作为组分一；(4)向组分一中加入环氧树脂、分散剂和流平剂，搅拌后得到基于金属有机框架材料的环氧树脂；(5)向步骤(4)所得物加入固化剂，即得所述基于金属有机框架材料的自愈合涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸钴甲醇溶液的浓度为4～10mmol/L，所述2
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甲基咪唑甲醇溶液的浓度为160mmol/L，所述硝酸锌甲醇溶液的浓度为4～10mmol/L。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，按体积份计，所述硝酸钴甲醇溶液为10份，所述2
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甲基咪唑甲醇溶液为200份；在步骤(2)中，所述2
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甲基咪唑甲醇溶液为80份，所述硝酸锌甲醇溶液为20份。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹琨，潘杰，余磊磊，唐女凡，黄茜，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：