【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂料，本专利技术涉及一种自修复材料，具体涉及一种基于碳化钛二维片层材料来固定多功能复合微胶囊的自修复材料/涂料及其制备方法。
技术介绍
1、随着社会的不断进步与发展，对于资源与经济的渴望促使人们将目光转向海洋，海上作业与远海岛礁的设施建设成为建设海洋强国的重要方面。而目前远海岛礁与海上作业的海域环境大多数属于典型的热带海洋性季风气候，其特点是年平均海面温度近30℃，年平均气温28℃，年降雨量超过200天，降水充足。这种高温、高湿、高盐、强辐射的条件加上间歇性的季风和海浪极易对海上装置和岛礁上的海洋工程设施进行腐蚀，造成严重破坏、经济损失甚至造成安全事故。防腐涂料是针对海洋工程设施最有效、最经济的方法之一。在常见的涂料中，环氧类防腐涂料、聚氨酯类防腐涂料、无机富锌类防腐涂料、氟碳涂料等因其效果好、性价比高而被广泛采用。工程实施在施工和服役过程中，由于荷载和环境的变化，涂层表面会出现微裂纹，这些裂纹会降低其防腐效果，影响结构、装置的耐久性，进而影响其正常使用。随着时间的推移和负载的变化，裂纹会逐渐扩大最终形成裂缝，延伸到结构材料表面。一旦裂缝形成，合金等材料的装置和设施会进一步受到外部环境和因素的破坏，例如海水重击造成应力腐蚀、空气中氯离子腐蚀和硫酸盐腐蚀等。都会导致装置材料的破损，严重影响耐久性，甚至造成不可挽回的人员和财产的损失。
2、避免微小裂纹影响涂层的耐久性逐渐受到人们的关注和重视，目前具有微胶囊的自修复特性的智能防腐涂层提供了成熟的解决方案，逐步成为重要的防护手段。微胶囊自修复涂层技术，是首先需
3、cn1298420c公布了一种关于含微胶囊自修复材料的环氧粉末涂料，这种具有自修复性能的涂层是采用脲醛树脂作为囊壁将双环戊二烯包裹在其中，涂层内还含有grubbs催化剂，外涂层裂纹直接延伸，脲醛树脂破裂，双环戊二烯迅速渗入涂层内部，与grubbs催化剂相互作用并产生聚合交联，实现修复效果。这种微胶囊分布在搅拌过程中容易产生破损，同时催化剂耐久度不高，涂层因外力破损后，小裂纹产生后修补响应慢，并且由于微胶囊内容积较小，难以大面积修补填充裂纹。
4、ma等(聚脲基双壁微胶囊型自修复涂层及其拉伸力学特性研究，涂料工业，第50卷第11期，2020年11月)公布了一项关于外部修复和内部固定的聚脲基双壁自修复微胶囊及其制备方法。这种微胶囊系统采用了脂肪族异氰酸酯-氨基封端聚醚聚合物作为修复剂，而氨基扩链剂则充当了固化剂。修复剂和固化剂分别储存在外层和内层胶囊核心中，以克服修复剂与固化剂接触不足的问题，从而实现了快速反应和裂缝的快速修复。这种微米级结构的自修复微胶囊在混凝土试块搅拌和振动的过程中容易造成破裂，导致剩余的微胶囊数量稀少，面对微裂纹扩展时修复速度较慢。
技术实现思路
1、本专利技术的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料、涂层及其制备方法。
2、具体的，本专利技术首先提供一种基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，所述自修复材料包括以下用于自修复的填料：碳化钛片层材料和复合微胶囊；其中，复合微胶囊由负载缓蚀剂的改性纳米硅球和负载修复剂的微胶囊形成；其中，碳化钛片层材料、改性纳米硅球和微胶囊的质量比为3-5∶1.5-2.5∶1.5-2.5；改性纳米硅球为正硅酸乙酯制成纳米硅球后负载缓蚀剂而获得的纳米壳核硅球；微胶囊以脲醛树脂为壳、修复剂为核。
3、进一步的，上述填料一般应用于环氧树脂中，即，所述自修复材料还包括环氧树脂，填料分散在环氧树脂中；其中，碳化钛片层材料、改性纳米硅球、微胶囊和环氧树脂的质量比为3-5∶1.5-2.5∶1.5-2.5∶800-1200。
4、其中，碳化钛为二维片层的碳化钛片层材料。
5、改性纳米硅球为负载缓蚀剂(缓蚀剂为苯并三氮唑、硬脂酸、单油酸季戊四醇酯、油酸十八烷胺、硬脂酸环己胺、α-巯基苯并噻唑、烷基磷酸酯盐中的一种或者几种)的改性纳米壳核硅球，通过对正硅酸乙酯进行分散干燥制得纳米硅球后再与缓蚀剂一起混合后分散干燥制得。
6、微胶囊为负载修复剂(修复剂为苯骈三氮唑、芳香族异氰酸酯、非芳香族异氰酸酯、蓖麻油、阿洛丁中的一种或者几种)的以脲醛树脂为壳、修复剂为核的微胶囊。
7、改性纳米硅球与负责修复剂的微胶囊构成本专利技术的复合微胶囊，并与碳化钛片层材料一起构成本专利技术的自修复材料中的自修复填料，用以分布到涂料中形成自修复涂料，用于基材上的防腐涂层(如，本专利技术的一种防腐涂层)。
8、更进一步的，基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修改材料是通过如下制备方法获得的，其中各组分的制备分别包括以下步骤：
9、(1)碳化钛片层材料的制备：
10、(1a)按质量比10-20∶15-25∶2-4的比例称取刻蚀剂、去离子水和钛碳化铝，混合后以600-800rpm的转速搅拌15-50min，将沉淀的粉末冻干，制备得到碳化钛片层粉末；
11、(1b)按质量比1-2∶10-16的比例取上述碳化钛粉末和分散剂，搅拌均匀后超声处理1小时，在300-1000rpm条件下搅拌40-1500min，得到复合水相；对水相进行干燥收集，得到二维片层碳化钛材料。
12、其中，刻蚀剂可以为氟化锂、盐酸、氟化氢、硫酸等经过稀释或未稀释溶液其中的一种或几种。
13、其中，分散剂可以为去离子水、四丁基氢氧化铵中的一种或几种。
14、(2)改性纳米硅球的制备：
15、(2a)按体积比6-10∶1-3∶1称取适量十六烷基三甲基氯化铵、水和乙醇，常温下以200-500rpm持续搅拌15-30min，得到分散均匀的溶液；
16、(2b)按体积比1∶5-20称取三乙醇胺与上述溶液，混合均匀后取混合溶液加热至60℃，在2-3分钟滴加正硅酸乙酯，混合溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述自修复材料包括以下用于自修复的填料：碳化钛片层材料和复合微胶囊；其中，所述复合微胶囊由负载缓蚀剂的改性纳米硅球和负载修复剂的微胶囊形成；其中，所述碳化钛片层材料、所述改性纳米硅球和所述微胶囊的质量比为3-5∶1.5-2.5∶1.5-2.5；所述改性纳米硅球为正硅酸乙酯制成纳米硅球后负载缓蚀剂而获得的纳米壳核硅球；所述微胶囊以脲醛树脂为壳、修复剂为核。
2.根据权利要求1所述的基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述自修复材料还包括环氧树脂，所述填料分散在所述环氧树脂中；其中，所述碳化钛片层材料、所述改性纳米硅球、所述微胶囊和所述环氧树脂的质量比为3-5∶1.5-2.5∶1.5-2.5∶800-1200。
3.根据权利要求1或2所述的基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述碳化钛片层材料通过以下方法获得：
4.根据权利要求1-3任一所述的基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述改性纳米硅球通过以下方法获得：>
5.根据权利要求1-4任一所述的基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述微胶囊通过以下方法获得：
6.根据权利要求1-5任一所述的基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述自修复材料通过以下方法获得：
7.一种防腐涂层，其特征在于，所述涂层包括根据权利要求1-6所述的基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料。
8.根据权利要求7所述的防腐涂层，其特征在于，将所述自修复材料涂覆于待保护基材上，在50℃下固化12小时，冷却至环境温度，获得所述涂层。
9.一种基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述自修复材料包括以下用于自修复的填料：碳化钛片层材料和复合微胶囊；其中，所述复合微胶囊由负载缓蚀剂的改性纳米硅球和负载修复剂的微胶囊形成；其中，所述碳化钛片层材料、所述改性纳米硅球和所述微胶囊的质量比为3-5∶1.5-2.5∶1.5-2.5；所述改性纳米硅球为正硅酸乙酯制成纳米硅球后负载缓蚀剂而获得的纳米壳核硅球；所述微胶囊以脲醛树脂为壳、修复剂为核。
2.根据权利要求1所述的基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述自修复材料还包括环氧树脂，所述填料分散在所述环氧树脂中；其中，所述碳化钛片层材料、所述改性纳米硅球、所述微胶囊和所述环氧树脂的质量比为3-5∶1.5-2.5∶1.5-2.5∶800-1200。
3.根据权利要求1或2所述的基于碳化钛片层材料固定复合微胶囊的自修复材料，其特征在于，所述碳化...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩东晓，裴炎彤，张志远，陈烨，李雪冰，宋龙，马敬芳，俞弦，王巍，韩扬，
申请(专利权)人：北京航天新立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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