一种基于共价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一种基于共价有机框架材料的自愈合涂层的制备方法，涉及自愈合涂层的技术领域，包括以下步骤；S1：三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合并与联苯胺的二甲基甲酰胺溶液反应，得到具有二维结构的共价有机框架材料；S2：将共价有机框架材料分散到苯并三氮唑水溶液，制得共价有机框架功能填料；S3：共价有机框架功能填料与环氧树脂交联，得到基于共价有机框架材料的自愈合涂层。材料的自愈合涂层。材料的自愈合涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种基于共价有机框架材料的自愈合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及自愈合涂层的
，具体而言，涉及一种基于共价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]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。
[0004]现有申请号为CN202011437981.8，一种基于金属有机框架材料的自愈合涂层及其制备方法，采用具有防腐蚀自愈合功能填料为金属有机框架材料，是一种金属与有机化合物通过配位键形成的材料，其中有机化合物为主要防腐试剂。为了提高该材料中的有效成分含量，设计了具有核壳结构的双层MOF材料，在制备涂层时，该材料由于具有较高的层间相互作用，其在环氧涂层中的分散性能一般。在涂层破坏，金属暴露并发生腐蚀后，引起周围环境pH改变，才能使该功能填料分解，有机化合物作为防腐蚀试剂发挥作用，这中间有一个迟滞性。有机化合物含量的提高同时使得金属离配体的含量相应的提高，金属配体则释放到水体环境中，能够造成一定的水体污染，如果发生富集，对鱼类等水生生物有一定危害。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于共价有机框架材料的自愈合涂层及其制备方法，用以实现无毒且提高防腐反应速度的技术效果。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：包括以下步骤；
[0007]S1：三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合并与联苯胺的二甲基甲酰胺溶液反应，得到具有二维结构的共价有机框架材料；
[0008]S2：将共价有机框架材料分散到苯并三氮唑水溶液，制得共价有机框架功能填料；
[0009]S3：共价有机框架功能填料与环氧树脂交联，得到基于共价有机框架材料的自愈合涂层。
[0010]本专利技术中所提供的氢氧化钾可以用氢氧化钠代替,另外联苯胺的二甲基甲酰胺溶液是指的联苯胺溶于二甲基甲酰胺溶液,其中二甲基甲酰胺溶液作为溶剂。
[0011]本专利技术中将小分子的苯并三氮唑会慢慢迁移进入共价有机框架材料内部，随着后
续干燥等处理步骤，水被分离出来，苯并三氮唑被负载到共价有机框架材料内部，除苯并三氮唑以外，还有1,2,4
‑
三氮唑，苯并咪唑，苯并噻唑，氯苯并咪唑，硝基苯并咪唑，巯基苯并咪唑，甲基苯并咪唑，甲基苯并三氮唑等小分子能够迁移进共价有机框架材料内部。
[0012]为了更好的实现本专利技术，进一步的，
[0013]所述S1中；将三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合，溶于超纯水中，经过超声溶解、加热搅拌后，与联苯胺的二甲基甲酰胺溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥后，得到具有二维结构的共价有机框架材料。
[0014]为了更好的实现本专利技术，进一步的，
[0015]所述S1中三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合，采用磁力搅拌30分钟，温度为140℃进行混合，混合后加入联苯胺的二甲基甲酰胺溶液搅拌反应24小时，温度为140℃。
[0016]为了更好的实现本专利技术，进一步的，
[0017]所述步骤S2中，将共价有机框架材料分散到苯并三氮唑水溶液，依次通过调节溶液酸度、搅拌、离心、洗涤、干燥，制得共价有机框架功能填料。
[0018]为了更好的实现本专利技术，进一步的，在所述步骤S2和S3之间，还包括将制得共价有机框架功能填料与稀释剂搅拌混合均匀。
[0019]为了更好的实现本专利技术，进一步的，所述步骤S3中：
[0020]共价有机框架功能填料与环氧树脂交联后，还向其材料中加入固化剂，制的基于共价有机框架材料的自愈合涂层。
[0021]为了更好的实现本专利技术，进一步的，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，
[0022]所述分散剂为阴离子表面活性剂；和/或，
[0023]所述固化剂为聚酰胺类固化剂；和/或，
[0024]所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧当量为210～240g/eq。
[0025]为了更好的实现本专利技术，进一步的，所述S2中共价有机框架材料分散到苯并三氮唑水溶液，调节PH值为5，采用磁力搅拌24小时，温度为室温。
[0026]本专利技术通过三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合，并与联苯胺的二甲基甲酰胺溶液反应形成具有二维结构的是共价有机框架材料，具体是通过不同有机分子之间通过共价键形成的二维结构材料，得到的共价有机框架材料具有较低的层间相互作用，同时该材料中含有氨基，具有较高的反应活性，将共价有机框架材料与苯并三氮唑水溶液合成有机框架功能填料，在制作过程中，将共价有机框架功能填料与环氧树脂交联，然后再加入固化剂固化，在环氧树脂固化过程中，连接到环氧树脂的交联网络中，提高环氧涂层的物理屏蔽性能。结合上述两点，使得该材料在环氧涂层中具有良好的分散性能。而具有二维结构的共价有机框架材料本身只作为防腐蚀试剂的载体，根据不同的使用环境和保护的金属可以负载不同种类的防腐蚀试剂。在涂层破坏后，防腐蚀试剂能够快速扩散到金属表面，形成保护膜，起到防腐蚀作用，减少中间发挥时间，从而更加有效提高防腐效率，而载体本身交联在环氧树脂的网络结构中，不会释放到环境中造成污染，对环境更加友好。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028]本专利技术通过将三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合，并与联苯胺的二甲基甲酰胺溶液反应，形成具有二维结构的共价有机框架材料，并将共价有机框架材料分散到苯并三氮唑
水溶液，得到共价有机框架功能填料，将制得的共价有机框架功能填料与环氧树脂交联，并与固化剂混合，形成基于共价有机框架材料的自愈合涂层，该制作方法简易、制作成本低，适合工业化应用。
[0029]本专利技术所制得的基于共价有机框架材料的自愈合涂层具有二维共价结构，将防腐试剂填充进共价有机框架材料形成共价有机框架功能填料，在于环氧树脂交联，提高环氧涂层的物理屏蔽性能，在涂层破坏后，防腐试剂能够快速的扩散到金属表面，形成保护膜，起到防腐作用，由于具有较低的层间相互作用，释放防腐试剂时间快，减少中间反应时间，及时中断防腐的过程，除此之外，共价有机框架材料交联在环氧树脂的网络结构中，在防腐蚀剂释放过程中，共价有机框架材料不会释放，进而使其不会造成环境的污染，降低对生态环境的影响。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对本专利技术中所需要使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于共价有机框架材料的自愈合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；S1：三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合并与联苯胺的二甲基甲酰胺溶液反应，得到具有二维结构的共价有机框架材料；S2：将共价有机框架材料分散到苯并三氮唑水溶液，制得共价有机框架功能填料；S3：共价有机框架功能填料与环氧树脂交联，得到基于共价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S1中；将三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合，溶于超纯水中，经过超声溶解、加热搅拌后，与联苯胺的二甲基甲酰胺溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥后，得到具有二维结构的共价有机框架材料。3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤：所述S1中三醛基间苯三酚和氢氧化钾混合，采用磁力搅拌30分钟，温度为140℃进行混合，混合后加入联苯胺的二甲基甲酰胺溶液搅拌反应24小时，温度为140℃。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将共价有机框架材料分散到苯并三氮唑水溶液，依次通过调节溶液酸度、搅拌、离心、洗涤、干燥，制得共...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹琨，张青，
申请(专利权)人：内江师范学院，
类型：发明
国别省市：