一种具有自愈合功能的重防腐涂料及制备和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种具有自愈合功能的重防腐涂料及制备和使用方法。本发明专利技术以环氧树脂

【技术实现步骤摘要】
一种具有自愈合功能的重防腐涂料及制备和使用方法


[0001]本专利技术属于涂层
，涉及到一种具有自愈合功能的重防腐涂料及制备和使用方法。

技术介绍

[0002]金属腐蚀是金属材料受周围环境介质的作用而损坏的现象。据统计，2014年我国的腐蚀成本为2.1万亿元人民币，占当年GDP的3.34%。海洋腐蚀环境属于自然界中最严酷的腐蚀环境。在我国海洋腐蚀损失约为总腐蚀损失的1/3，达7000亿元。因此，如何有效抑制金属材料的腐蚀是工业领域备受关注的课题。在诸多的金属腐蚀的控制方法中，利用环氧涂层将金属材料与腐蚀介质隔离开进行防腐是最经济有效的手段。而碳纳米材料由于良好的结构特性，被广泛应用到防腐蚀涂层中增强涂层的防腐性能，在海洋设施、船舶装备及核电工业等重防腐领域有非常大的应用前景。
[0003]但是涂层经过长时间的使用，会因风化和磨损产生不同尺度的微裂纹，微裂纹会扩张和蔓延变成宏观缺陷，引发金属基体的局部腐蚀，最终导致涂层失效，产生极大的安全隐患，这就避免不了需要对涂层进行修复。然而现在无法制备出能抵抗一切外界损坏的高强度涂层，人为检测和更换将大大降低涂层的应用潜力，提高了使用成本，加大了工艺的繁琐程度。因此如果在裂纹形成初期
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微裂纹阶段就能自动检测并修复，就预防了潜在的危害，这将大大提高该涂层的适用范围。因此，自修复涂层就成为解决传统防腐涂层在外力破坏或环境损伤后，防护性能丧失，难以及时形成新的保护能力的技术问题的关键。
[0004]自修复涂层的修复机制主要分为外援型和本征型两大类。外援型自修复是在涂层材料中包覆微胶囊、微纤维管等外加自修复剂，在涂层损伤时，释放修复剂修复涂层。而本征型自修复涂层是依靠成膜分子内部自身的可逆化学反应来实现自修复，不需要考虑基体材料和外加修复物质的相容性，也能多次修复，无需担心该处的修复剂被耗尽等问题。自修复的方式通常是依靠成膜后的分子链断裂后重新结合实现修复，或者是在涂层材料中均匀分布自修复微胶囊，在涂层损伤时，微胶囊释放修复剂修复涂层。
[0005]近年来，Diels
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Alder (D
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A)反应由于其良好的热可逆性被广泛用于自修复材料的研究中。但这类材料的自修复功能都是通过加热的方式在较高的温度下实现的，材料在实际自然环境中使用时，受构件体积、功能等限制，将受损的构件整体加热到所需的温度条件显然是不现实的，这就大大限制了这类自修复材料的应用。因此，研究自修复条件易于实现并能对给定损伤区域进行精确修复的自修复材料将具有巨大的应用价值。国内外在此方面的研究较少。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种通过光热效应或电热效应，在实际自然使用环境下能实现涂层损伤区域的精确的原位自修复，修复后具有优良的腐蚀防护性能的涂层，解决传统方法需从外部加热的难题。
[0007]一种具有自愈合功能的重防腐涂料，它以环氧树脂
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胺基固化剂为涂层的基体，首先在环氧树脂或胺基固化剂上引入二烯体呋喃
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马来酰亚胺基团（Diels
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Alder键）得到改性后的环氧树脂或胺基固化剂。然后将环氧树脂用有机溶剂溶解，继而加入石墨烯、碳纳米管等碳纳米材料，高速搅拌混合均匀，获得组分A；将胺基固化剂用有机溶剂溶解，获得组分B。最后将A、B组分按比例混合，将混合液涂覆在金属基体表面进行固化，得到自修复涂层。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术可采取如下两种技术方案：方案一：首先制备含有Diels
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Alder键的环氧树脂，具体步骤如下：将8 g四丁基硫酸氢铵溶解于盛有180 mL环氧氯丙烷的圆底烧瓶中，室温下通入氮气，继而通过恒压漏斗缓慢向体系中滴加160 mL糠醇，边加边搅拌，滴加完全后在室温继续反应4 h。然后将320 mL浓度为50%的NaOH溶液加到上述反应液中，继续室温反应2 h。所得产物用乙醚萃取，取上层液相并将乙醚完全挥发后水洗3次，取下层油相并经减压蒸馏去除残留水分，这样就得到含有二烯体呋喃
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马来酰亚胺基团（Diels
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Alder键）的环氧树脂。
[0009]然后是一种具有自愈合功能的重防腐涂料的制备方法，具体步骤如下：将一定量的改性后的环氧树脂、碳纳米填料、稀释剂加入至涂料分散设备中分散均匀，然后加入助剂继续搅拌5~30分钟，得到涂料的A组分；将一定量的胺基固化剂加入到稀释剂中，搅拌分散均匀获得涂料的B组分；最后，将涂料的A、B组分按一定比例均匀混合在一起，调配成待涂装的涂料。
[0010]最后是一种具有自愈合功能的重防腐涂料的使用方法，其涂装工艺的具体步骤如下：
①
用砂纸打磨或喷砂处理金属基材，除去金属基材表面的锈和其他杂物，然后采用无水乙醇或丙酮清洗金属基体除去油污，得到的洁净的金属基体晾干后放入干燥器内保存或直接使用；
②
采用喷涂、刷涂等方式制备涂层，通过涂装次数控制涂层厚度，每次喷涂厚度为10~150 μm;
②
涂装后的涂层在60℃固化10h后即可得到涂层。
[0011]方案二：首先制备含有Diels
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Alder键的胺基固化剂，具体步骤如下：将糠胺溶解在盛有一定量二氯甲烷的圆底烧瓶中，将碳酸二叔丁酯（糠胺与碳酸二叔丁酯的摩尔比为1:1.1）的二氯甲烷溶液在0℃缓慢滴加到糠胺溶液中。混合液在室温下搅拌1天，反应结束后，蒸发出去反应液中的二氯甲烷，然后用乙酸乙酯溶解反应液。溶液用饱和的碳酸钠溶液清洗，然后通过无水硫酸钠干燥。溶液蒸干即可获得叔丁集氨基甲酸糠酯，以下称为化合物1。将6 g马来酸酐溶解在二氯甲烷中，将1
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二氨基辛烷（马来酸酐与1,8
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二氨基辛烷的摩尔比为3:1）的二氯甲烷溶液在0℃缓慢滴加到马来酸酐溶液中，混合液在室温下搅拌过夜。反应结束后，蒸发除去反应液中的二氯甲烷，产物用丙酮重新溶解，然后向溶液中加入乙酸酐（乙酸酐与1,8
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二氨基辛烷的摩尔比为4:1）和乙酸镍（II）（乙酸酐与乙酸镍的摩尔比为200:1），搅拌均匀。混合液加热到65℃反应2天。反应结束后，将混合液冷却到室温，蒸发出去丙酮，残余物倒到大量的冰水中搅拌30 min。过滤混合产物，然后用水清洗两次。干燥后，通过快速柱层析技术（正己烷：乙酸乙酯=3:1）纯化获得产物2。将产物1和产物2按摩尔比5:1溶解在乙酸乙酯中，反应液加热到78℃反应过夜。反应结束，溶液冷却、浓缩，残余物通过快速柱层析技术（正己烷：乙酸乙酯=2:1）纯化获得产物3。将产物3溶解在一定量的丙酮溶液中，然后在0℃将一定量的浓盐酸溶液加入到上述溶液中。混合液在室温下搅拌2小时，反应结束，蒸发出去丙酮，用一定量的氯仿清洗残余物，然后加入一定量的水，继而用0.5mol/L的NaOH将溶液pH调节到9。然后用氯仿萃取，浓缩即可获得改性胺基固化剂。
[0012]然后是一种具有自愈合功能的重防腐涂料的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自愈合功能的重防腐涂料，其特征在于该涂层由A组分和B组分组成，按质量份计，包括以下原料：1）A组分：环氧树脂
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100碳纳米填料
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0~100其他填料
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0~100助剂
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0~50稀释剂
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0~4002）B组分：固化剂
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0~100稀释剂
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0~100A组分中环氧树脂的分子上带有两个以上的环氧官能团，环氧树脂分子为脂肪族或芳香族结构，其分子量大于400；B组分中固化剂为胺基固化剂，且胺基固化剂的分子上带有两个以上的N
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H结构，固化剂分子为脂肪族结构或芳香族结构；其中，所述环氧树脂和胺基固化剂的其中之一引入有二烯体呋喃
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马来酰亚胺基团进行改性。2.根据权利要求1所述的一种具有自愈合功能的重防腐涂料，其特征在于该涂层由A组分和B组分组成，按质量份计，包括以下原料：1）A组分：环氧树脂
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100碳纳米填料
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10~40其他填料
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0~20助剂
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0~20稀释剂
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200~3002）B组分：固化剂
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40~80稀释剂
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50~100。3.根据权利要求1所述的一种具有自愈合功能的重...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萍萍，冯路路，姜海翔，
申请(专利权)人：荆楚理工学院，
类型：发明
国别省市：