[发明专利]基于缓蚀剂插层纳米钛酸载体的自修复涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属腐蚀与防护的技术领域，特别是涉及一种基于缓蚀剂插层纳米钛酸载体的自修复涂层的制备方法。

背景技术

近年来，利用有机涂层进行金属保护的有效性已成共识，一般认为，有机涂层对金属基体的保护作用主要表现在涂层对水和其它侵蚀性粒子的阻隔作用，还有特殊颜料调料的缓蚀、钝化、阴极保护以及涂层与金属表面粘结力的作用,然而自然环境的侵蚀及涂层缺陷所导致的破损在所难免，侵蚀性粒子可以透过这些缺陷到达涂层/基体界面，最终导致涂层失效。那能否创造一种“完美”涂层，使其免于因破损而失效，并提供持久保护呢？

“自修复（Seal-healing）”概念的提出为制备上述涂层提供了新的研究思路,自修复涂层的出现为金属的长效保护和降低涂层维护频率提供了现实的途径,自修复涂层就是当涂层的完整性受到破坏后，其自身能够对外部刺激产生响应，通过某种方式修复受损部位，从而恢复涂层对基体的保护性能。为实现涂层的自修复功能，

采用有机涂层保护金属是一种阻止金属腐蚀的行之有效的方法。有机涂层对金属基体的保护作用主要表现在涂层对水和其它侵蚀性粒子的阻隔作用，还有特殊颜料调料的缓蚀、钝化、阴极保护以及涂层与金属表面粘结力的作用。然而自然环境的侵蚀及涂层缺陷所导致的破损在所难免，侵蚀性粒子可以透过这些缺陷到达涂层/基体界面，最终导致涂层失效。向有机涂层中加入缓蚀剂可以实现对金属的长效保护，并使有机涂层拥有一定的自修复功能。为实现涂层的自修复功能，人们主要发展了三种方法：1）添加缓蚀剂的混合涂层；2）基于微胶囊技术的自修复涂层；3）基于纳米载体负载缓蚀剂的自修复涂层。但是方法1）将缓蚀剂直接加入涂层存在诸多缺点，其一，缓蚀剂可能与涂层组分发生相互作用导致活性降低甚至完全失活以及涂层组分的降解，削弱涂层的防护性能；其二，若将缓蚀剂直接加入溶胶-凝胶中间层，则缓蚀剂不可避免发生自然流失；方法2)对于由自然环境所引起的涂层缺陷则效果有限，因为在自然环境下发生的腐蚀损伤，难以产生能够使涂层中微胶囊破裂的外部刺激。为了弥补上述方法的不足，方法3）采用纳米载体负载缓蚀剂后再分散掺入涂层中，当涂层受损后，纳米载体释放缓蚀剂为受损部位提供有效的防护。方法2) 最具代表性的是2001年Nature报道White等将游离单体、引发剂或紫外光敏剂等包裹在以聚合物为壳层的微胶囊中，并将微胶囊均匀分散在涂层中。当涂层受损时，涂层的损坏进而导致微胶囊破裂，单体和引发剂被释放出来并发生聚合，实现对裂纹的修补。这种方法对于涂层的机械损伤（如刮擦、力学损伤等）具有较好的自修复作用，但对于由自然环境所引起的涂层缺陷则效果有限，因为在自然环境下发生的腐蚀损伤，难以产生能够使涂层中微胶囊破裂的外部刺激。为了弥补上述方法的不足，方法3）采用纳米载体负载缓蚀剂后再分散掺入涂层中，当涂层受损后，纳米载体释放缓蚀剂为受损部位提供有效的防护。这对于实现由涂层自身缺陷引起的自然环境下的腐蚀修复具有巨大的吸引力，采用纳米载体负载缓蚀剂是实现涂层自修复功能最为有效的方法且最具发展前景。

采用纳米载体负载缓蚀剂是实现涂层自修复功能最为有效的方法且最具发展前景。层状纳米四钛酸是近年来发展迅速的一类新型功能材料，具有具有规整的二维层板结构，在一定条件下可以使某些物质插入层间空隙将层板撑开，类似“分子容器”将某些物质贮存起来。在这个过程中，常常把层状材料形象地称为主体（host），而把被插入的物质称为客体（guest），插入过程称为插层反应（intercalation）。与插层反应相反，在一定条件下，插入载体的物质又可以释放于环境介质中。