一种自修复防腐防污多功能涂层制造技术

本发明专利技术提出了一种自修复防腐防污多功能涂层，属于涂层材料技术领域，该涂层以环氧树脂为基体，与分散在基体中的纳米胶囊和掺杂聚苯胺组成所述涂层，其中纳米胶囊添加量为涂层总重量的1wt％～3wt％，掺杂聚苯胺添加量为总重量的1wt％～10wt％；所述纳米胶囊呈圆球状，以桐油为胶囊芯材，海藻酸钙为胶囊壁材，粒径60～120纳米；所述掺杂聚苯胺呈不规则球形及不规则核壳结构；纳米胶囊和掺杂聚苯胺填充了涂层孔洞，当涂层内部产生微裂纹，纳米胶囊内的桐油流出，修补裂纹，恢复了涂层的腐蚀屏障作用并阻止裂纹以及腐蚀介质沿着裂纹的进一步扩散。当微藻等靠近涂层时，掺杂聚苯胺中带正电荷的质子化氮和纳米TiO2的固有杀菌性能将损坏甚至杀死带负电荷的单细胞藻。将损坏甚至杀死带负电荷的单细胞藻。将损坏甚至杀死带负电荷的单细胞藻。

【技术实现步骤摘要】
一种自修复防腐防污多功能涂层


[0001]本专利技术属于复合涂层领域，具体涉及一种自修复防腐防污多功能涂层。

技术介绍

[0002]海洋设施面临两个主要问题：腐蚀和生物淤积。材料腐蚀始终是海洋环境中基础设施和工业设备遭到破坏和废弃的主要原因。生物结垢是由海洋生物的附着和入侵引起的，藻类是生物结垢形成的主要成分。这不仅会损坏保护涂层和相应的基材，还会造成高摩擦阻力，从而增加燃料消耗、维护成本和温室气体排放。因此，海洋腐蚀和生物淤积是海洋经济和环境都需要预防和解决的严重问题。将防污和防腐结合在一个涂层中是防污和防腐一体化涂层的基本设计原则，这在过去十年中引起了极大的关注。
[0003]然而，传统的防污涂料已经通过缓慢释放有毒的防污剂来杀死难以降解的有机物，如铜、锡和汞，从而破坏海洋生态并威胁人类健康来实现。在禁用有毒防污剂后，防污涂料一直朝着低毒、无毒、长效的方向发展。此外研究表明，传统防污剂和新型防污剂的协同作用能够实现更好的防污效果。
[0004]此外，由于海洋环境复杂，涂层在不断冲击下非常容易产生裂纹甚至开裂，严重影响了涂层性能和寿命。而自修复胶囊由核心(自修复剂)和胶囊壁组成，微胶囊中的自愈剂被释放到受损部位，通过毛细管作用固化并填充微裂纹，提高防腐性能。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种自修复防腐防污功能一体化的复合涂层的制备方法，旨在解决自修复涂层或防腐涂层或防污涂层功能单一的问题。
[0006]本专利技术中一种自修复防腐防污多功能涂层，以环氧树脂为基体，与分散在基体中的纳米胶囊和掺杂聚苯胺组成所述涂层，纳米胶囊和掺杂聚苯胺填充在涂层中的孔洞中；其中纳米胶囊添加量为涂层总重量的1wt％～3wt％，掺杂聚苯胺添加量为总重量的1wt％～10wt％；
[0007]所述纳米胶囊呈圆球状，以桐油为胶囊芯材，海藻酸钙为胶囊壁材，粒径60～120nm；
[0008]所述掺杂聚苯胺为苯胺在在硫酸和纳米二氧化钛存在的情况下聚合反应制得，所述掺杂聚苯胺呈不规则球形及不规则核壳结构，纳米二氧化钛包覆聚苯胺。
[0009]本专利技术中所述自修复防腐防污多功能涂层的制备方法，具体步骤如下：
[0010]步骤一：制备桐油海藻酸钙纳米胶囊
[0011]1)在室温下制备250mL 1wt％的海藻酸钠溶液。
[0012]2)向海藻酸钠溶液中加入0.1g乳化剂OP
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10和1g桐油，在组织破碎机中以6000r/min搅拌15min，得到混合溶液。
[0013]3)在500r/min的搅拌速度下，向所述混合溶液中滴加浓度为0.8wt％的100mL氯化钙溶液，将反应产物过滤并冻干得到桐油海藻酸钙纳米胶囊。
[0014]步骤二：制备掺杂聚苯胺
[0015]1)将1g纳米TiO2溶解于50mL浓度0.5mol/L的硫酸溶液中，充分搅拌并超声2小时，得到溶液A；将3.72g苯胺溶解于50mL浓度0.5mol/L的硫酸溶液中，充分搅拌并超声2小时，得到溶液B。
[0016]2)将步骤1)中得到的溶液A和溶液B混合，充分搅拌并超声2小时，得道溶液C。
[0017]3)将11.4g过硫酸铵溶解于100mL浓度0.5mol/L的硫酸溶液中，搅拌均匀并预冷1小时。
[0018]4)将步骤2)中得到的溶液C置于0～4℃的冰浴中，逐滴加入步骤3)中得到的过硫酸铵的硫酸溶液，并在0～4℃下反应6小时。
[0019]5)将步骤4)反应后的溶液以12000r/min的转速离心12min，用去离子水和无水乙醇反复洗涤沉淀产物，40℃下真空干燥3小时获得掺杂聚苯胺。
[0020]步骤三：制备自修复防腐防污多功能涂层
[0021]1)将环氧树脂与丙酮按照质量比1:(1～2)的比例均匀混合得到环氧树脂稀释溶液并均分为两份；
[0022]2)将质量为环氧涂层重量1wt％～3wt％的桐油海藻酸钙纳米胶囊与一份环氧树脂稀释溶液混合，后充分搅拌并超声30分钟(环氧涂层重量包括环氧树脂和固化剂的重量)。
[0023]3)将质量为环氧涂层重量1wt％～10wt％的掺杂聚苯胺与另一份环氧树脂稀释溶液混合，后充分搅拌并超声30分钟。
[0024]4)将步骤2)和步骤3)得到的溶液混合并充分搅拌，然后超声3
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5分钟；
[0025]5)将步骤4)得到的溶液与固化剂按照环氧树脂与固化剂质量比(2.5～3.5):1的比例混合，在50r/min下搅拌10min，后抽真空脱泡1min，并涂覆于基底上，得到所述涂层。
[0026]所述桐油海藻酸钙纳米胶囊制备完成后，首先使用0.8
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1μm滤膜对反应产物进行第一次过滤；然后将过滤产物稀释2
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3倍，使用0.45μm滤膜进行第二次过滤；后将二次过滤产物再稀释5
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8倍，使用0.22μm滤膜过滤。
[0027]本专利技术中所述的固化剂优选为T
‑
31。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]1.当涂层内部出现微裂纹时，桐油海藻酸钙纳米胶囊能够释放出桐油对破裂部位进行修复，从而阻止涂层的进一步破裂、损伤和腐蚀。
[0030]2.掺杂聚苯胺中带正电荷的质子化氮和纳米二氧化钛的固有杀菌性能会损坏带负电荷的单细胞藻类，从而赋予复合涂层良好的防污性能。
[0031]3.掺杂聚苯胺和桐油海藻酸钙纳米胶囊填充了涂层中的孔洞，具有良好的协同防腐屏障效应，使复合涂层具有优异的耐腐蚀性。
[0032]4.本专利技术中的添加剂桐油海藻酸钙纳米胶囊和掺杂聚苯胺的主要成分桐油、海藻酸钙、聚苯胺、二氧化钛，均对环境无害，具有环境友好性。
[0033]5.本专利技术的复合涂层具有自修复性能，优异的耐腐蚀性，并能有效防止绿藻的附着。
[0034]6.本专利技术的制备方法简单，成本较低，可进行工业化生产。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的自修复防腐防污复合涂层结构和原理示意图
[0036]图2是本专利技术桐油海藻酸钙纳米胶囊的扫描电镜图
[0037]图3是本专利技术掺杂聚苯胺的扫描电镜图
[0038]图4是本专利技术掺杂聚苯胺和纳米二氧化钛的XRD图
[0039]图5是本专利技术一个实施例的室内防污试验结果图
[0040]图6是本专利技术一个实施例和对比例的盐雾试验结果图
具体实施方式
[0041]下面以具体实施例的形式对本专利技术技术方案做进一步解释和说明。
[0042]实施例1：P1T2
[0043]1)将3g环氧树脂与3mL丙酮均匀混合得到环氧树脂稀释溶液并均分为两份；
[0044]2)添加0.6g桐油海藻酸钙纳米胶囊至步骤1)中的一份溶液，后充分搅拌并超声30分钟；添加0.3g掺杂聚苯胺至步骤1)中的另一份溶液，后充分搅拌并超声30分钟；
[0045]3)将步骤2)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自修复防腐防污多功能涂层，其特征在于，该涂层以环氧树脂为基体，与分散在基体中的纳米胶囊和掺杂聚苯胺组成所述涂层，纳米胶囊和掺杂聚苯胺填充在涂层中的孔洞中；其中纳米胶囊添加量为涂层总重量的1wt％～3wt％，掺杂聚苯胺添加量为总重量的1wt％～10wt％；所述纳米胶囊呈圆球状，以桐油为胶囊芯材，海藻酸钙为胶囊壁材，粒径60～120nm；所述掺杂聚苯胺为苯胺在在硫酸和纳米二氧化钛存在的情况下聚合反应制得，所述掺杂聚苯胺呈不规则球形及不规则核壳结构，纳米二氧化钛包覆聚苯胺。2.根据权利要求1所述的自修复防腐防污多功能涂层的制备方法，其特征在于，该方法的具体包含以下步骤：步骤一：制备桐油海藻酸钙纳米胶囊；步骤二：制备掺杂聚苯胺；所述掺杂聚苯胺为苯胺在在硫酸和纳米二氧化钛存在的情况下聚合反应制得；步骤三：制备自修复防腐防污多功能涂层1)将环氧树脂与丙酮按照质量比1:(1～2)的比例均匀混合得到环氧树脂稀释溶液并均分为两份；2)将质量为环氧涂层重量1wt％～3wt％的桐油海藻酸钙纳米胶囊与一份环氧树脂稀释溶液混合，后充分搅拌并超声30分钟，所述环氧涂层重量包括环氧树脂和固化剂的重量；3)将质量为环氧涂层重量1wt％～10wt％的掺杂聚苯胺与另一份环氧树脂稀释溶液混合，后充分搅拌并超声30分钟；4)将步骤2)和步骤3)得到的溶液混合并充分搅拌，然后超声3
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5分钟；5)将步骤4)得到的溶液与固化剂按照环氧树脂与固化剂质量比(2.5～3.5):1的比例混合，在50r/min下搅拌10min，后抽真空脱泡1min，并涂覆于基底上，得到所述涂层。3.根据权利要求1所述的自修复防腐防污多功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤二制备掺杂聚苯胺的过程如下：1)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙霁宇，田宏丽，田丽梅，赵杰，靳会超，邴薇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：