本发明专利技术公开了一种聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合自愈合防腐材料及其制备方法，该自愈合防腐涂层包含聚苯胺/氧化石墨烯复合材料和聚（脲-氨基甲酸酯）；其中，所述的聚苯胺/氧化石墨烯复合材料的质量分数为该自愈合材料总质量的1%~3%。本发明专利技术制备的自愈合防腐涂料制备工艺简单，易于实现工业化生产，而且其特有的自愈合能力和力学性能使其可以很好地应用于智能防腐涂层领域。很好地应用于智能防腐涂层领域。很好地应用于智能防腐涂层领域。
【技术实现步骤摘要】
聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合自愈合防腐材料
[0001]本专利技术涉及一种自愈合智能防腐涂层，具体涉及一种聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合自愈合防腐材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]受到生物机体“被动伤害－主动修复”自修复能力的启发，能够在受到机械损伤后部分或完全恢复基本特性的自愈材料由于其潜在的广泛应用而受到越来越多的关注，例如传感器、可穿戴电子设备、能量存储、生物医学工程和功能性涂层，尤其是在防腐涂层领域。与传统的防腐涂料不同，能够修复涂料内部缺陷并自发恢复防护功能的自愈式材料被认为是一种创新技术，可以解决世界范围内日益严重的腐蚀问题，并且具有重大意义。可以减少维护成本，延长使用寿命并为基础基材提供可靠的保护。
[0003]聚氨酯涂料具有独特的耐腐蚀、耐磨损和耐候性特性，已被用于各种工业领域。在过去的十年中，人们一直致力于为涂料赋予自我修复功能。增强聚氨酯防腐涂料的整体性能，一种外在方法是将愈合单元（例如微胶囊或输送系统）植入到聚氨酯防腐涂料中，其中预嵌入的活性剂通过与催化剂接触而进行原位聚合，从而在损伤区域生成补偿性胶网络，并保持防腐涂料的完整性。尽管近年来研究者们见证了这种建设性策略的飞速发展，但不可避免的是有限的治愈时间或复杂的制备程序所固有的弊端。典型的内在自愈聚氨酯材料大多数都需要输入外部能量，例如热量，紫外线等，以促进可逆或交换反应。在不同环境中使用的防腐涂料容易因偶然的外力而产生微裂纹，如果不立即采取补救措施，这些外力就很难被发现，最终会传播到宏观裂纹。很难把握适当的时间来施加刺激以启动自我修复程序。在实际需求的驱使下，研究重点被集中在超分子构造原理上。尽管最近通过使用复杂的超分子基序（例如氢键、金属配位键、主体-客体相互作用）构建了许多室温自修复超分子聚合物，但其中大多数是机械性能较差的材料，不能为聚氨酯防腐涂料提供更好的硬度以使其适应复杂的撕裂强度和冲击强度为先决条件的服务环境。迄今为止，制备具有优异机械强度，高断裂韧性和固有的室温自愈特性的聚氨酯防腐涂料仍然是一个挑战。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合自愈合防腐材料及其制备方法。
[0005]一种聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合自愈合防腐材料及其制备方法，包含如下步骤：(1)将苯胺的盐酸溶液置于氧化石墨烯悬浊液中，冰水浴下搅拌1~2小时，得到稳定的混合溶液；继续加入过硫酸铵的盐酸溶液，同时冰水浴下搅拌12~24小时，静置、过滤、洗涤、冷冻干燥即得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料；(2)在甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌下滴加
己二酸二酰肼的N,N-二甲基甲酰胺溶液，115~125℃下搅拌反应16~24小时，加入步骤（1）所得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的N,N-二甲基甲酰胺分散液，常温搅拌4~8小时后干燥，得到聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合自愈合防腐材料。
[0006]较佳的，步骤（1）中，苯胺的盐酸溶液中苯胺的浓度为0.2摩尔/升，氯化氢的浓度为0.2摩尔/升；过硫酸铵的盐酸溶液中的过硫酸铵的浓度为0.13摩尔/升，氯化氢的浓度为0.2摩尔/升。
[0007]较佳的，步骤（1）中，苯胺与氧化石墨烯的质量比为10~20:1；苯胺的盐酸溶液中的氯化氢与苯胺的摩尔比为0.5~1.5:1；过硫酸铵与苯胺的摩尔比为0.5~2:1。
[0008]较佳的，步骤（1）中，氧化石墨烯悬浊液中的氧化石墨烯与水的质量比为0.0005~0.002:1。
[0009]较佳的，步骤(2)中，甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇的N,N-二甲基甲酰胺溶液中甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇的质量浓度为9~15%，己二酸二酰肼的N,N-二甲基甲酰胺溶液中己二酸二酰肼的质量浓度为0.6~1.1%，甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇与己二酸二酰肼的质量比为14.25~14.5:1。
[0010]较佳的，步骤(2)中，甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇的N,N-二甲基甲酰胺溶液的温度为45~60℃；己二酸二酰肼的N,N-二甲基甲酰胺溶液的温度为100~120℃。
[0011]较佳的，步骤(2)中，聚苯胺-氧化石墨烯复合材料与甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇的质量比为1:46，甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇与己二酸二酰肼的质量比为57.5:4。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术制备的复合材料中聚（脲-氨基甲酸酯）链富含尿素，氨基甲酸酯和酰胺基团的多个氢键使聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合材料在室温下具有自我修复的功能。
[0013] (2)本专利技术制备的复合材料与原始聚（脲-氨基甲酸酯）涂层相比，以聚苯胺/氧化石墨烯作为刚性纳米填料，使涂层的硬度合格，聚苯胺/氧化石墨烯与聚（脲-氨基甲酸酯）基体之间的界面氢键，作为可逆的牺牲键，大大提高了复合材料的抗拉强度和韧性，从而提高了涂层的撕裂强度和冲击强度。
[0014](3)本专利技术制备的复合材料中片层状聚苯胺/氧化石墨烯具有阻隔侵蚀性物质渗透的效果，提高了涂层的抗渗透能力，从而提升了其防腐性能。
附图说明
[0015]图1为本专利技术制备的聚苯胺/氧化石墨烯的扫描电子显微镜图。
[0016]图2为氧化石墨烯与本专利技术制备的聚苯胺/氧化石墨烯的傅里叶变换红外光谱图。
[0017]图3为本专利技术实施例1-3和对比实施例1-3的涂层电化学阻抗谱。
[0018]图4为本专利技术实施例1和对比实施例1的应力应变曲线图。
[0019]图5为本专利技术实施例1材料未剪切和剪切愈合后的应力应变曲线图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的阐述。
[0021]本专利技术所述的聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合自愈合防腐材料及其制备方法，包含如下步骤：(1)将氧化石墨烯加入到去离子水中，超声分散1~2小时，得到氧化石墨烯悬浊液，其中氧化石墨烯与去离子水的质量之比为0.0005~0.002:1；然后，在0.2摩尔/升的氯化氢溶液中加入苯胺单体，磁力搅拌，其中氯化氢与苯胺摩尔比为0.5~1.5:1，苯胺与氧化石墨烯的质量比为10~20:1，再将其加入到氧化石墨烯悬浊液中，冰水浴中磁力搅拌1~2小时，得到稳定的混合溶液；再在0.2摩尔/升的氯化氢溶液中加入过硫酸铵，其中氯化氢与过硫酸铵摩尔比为1~2:1，将其加入至混合溶液中，其中过硫酸铵与苯胺的摩尔比为0.5~2:1，冰水浴下磁力搅拌12~24小时，静置、过滤、洗涤、冷冻干燥即得聚苯胺/氧化石墨烯复合材料。
[0022](2)将甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇在45~60℃环境温度下溶于N,N-二甲基甲酰胺中，其中甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为0.09~0.15:1；然后将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚（脲-氨基甲酸酯）/聚苯胺/氧化石墨烯复合自愈合防腐材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)将苯胺的盐酸溶液置于氧化石墨烯悬浊液中，冰水浴下搅拌1~2小时，得到稳定的混合溶液；继续加入过硫酸铵的盐酸溶液，同时冰水浴下搅拌12~24小时，静置、过滤、洗涤、冷冻干燥即得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料；(2)在甲苯-2,4-二异氰酸酯封端的聚丙二醇的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌下滴加己二酸二酰肼的N,N-二甲基甲酰胺溶液，115~125℃下搅拌反应16~24小时，加入步骤（1）所得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的N,N-二甲基甲酰胺分散液，常温搅拌4~8小时后干燥，得到所述的防腐材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，苯胺的盐酸溶液中苯胺的浓度为0.2摩尔/升，氯化氢的浓度为0.2摩尔/升；过硫酸铵的盐酸溶液中的过硫酸铵的浓度为0.13摩尔/升，氯化氢的浓度为0.2摩尔/升。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，苯胺与氧化石墨烯的质量比为10~20:1；苯胺的盐酸溶液中的氯化氢与苯胺的摩尔比为0.5~1.5:1；过硫酸铵与苯胺的摩尔比为0.5~2:1。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化石墨烯悬浊液中的氧化石墨烯与水的质量比为0.000...
【专利技术属性】
技术研发人员：居浩，郝青丽，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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