[发明专利]一种用于检测金属腐蚀的高分子涂层材料及其制备方法

说明书

本发明属于腐蚀检测领域，具体涉及一种用于检测金属腐蚀的智能高分子涂层材料及其制备方法。本发明的用于检测金属腐蚀的高分子涂层材料，包括高分子树脂和荧光检测试剂，其中，所述荧光检测试剂包括二氧化硅和荧光分子/杂多酸复合物，所述荧光分子在高分子树脂中的浓度不低于5ppm。本发明的荧光检测试剂可以对pH发生响应性的荧光指示。当腐蚀发生时，腐蚀区域的pH值将升高，智能高分子涂层材料中荧光分子在碱性的高pH值下迅速做出反应，进而在腐蚀处具有强烈的荧光指示。

技术领域

本发明属于腐蚀检测领域，具体涉及一种用于检测金属腐蚀的高分子涂层材料及其制备方法。

背景技术

腐蚀是当今社会面临的一个非常严峻的问题，据不完全统计，我国每年因腐蚀所造成的经济损失占每年GDP的3％，这个数字超过了因地震、暴风、洪水等各种自然灾害所造成的经济损失的总和。因此，腐蚀防护一直都是世界各国重点研究的科学领域。另一方面，人们迫切希望能够对腐蚀的发生进行检测，从而使人们能够及早发现腐蚀并采取适当的措施对腐蚀予以防护，以延长金属的使用寿命。现有针对腐蚀的检测方法多种多样，大致可以分为机械方法、无损检测法以及电化学法。其中，无损检测法因其对金属无破坏性及原位检测等优点得到了很大的发展。无损探测是通过利用声、光、电、热、磁等手段对金属材料内部结构的形态以及变化所作出的反应进行检测，从而查明材料内部是否存在异常或者缺陷。当腐蚀发生至一定程度时，金属材料表面的形态或组成会发生一定的变化，从而与周围正常金属材料产生区别，声、光、电、热、磁等信号在腐蚀区域会发生较大变化，从而实现对腐蚀的检测。例如，射线无损检测技术可通过X射线、γ射线以及中子射线等对材料的缺陷进行检测，由于射线穿过待检测材料时，在缺陷处的射线强度与周围的强度不同，从而在射线胶片上的感光程度也存在差异，呈现出不连续的图像信息。然而，这些检测手段必须在腐蚀对金属造成足够破坏并产生差异之后才能发挥作用，并不能在腐蚀发生的早期阶段进行检测，这将不利于更有效的延长金属的使用寿命。而且，这些检测手段所使用的仪器不仅价格昂贵，而且难以操作，对操作人员的专业知识需求较高，增加了腐蚀检测的难度。

荧光分子因其灵敏高效的发光特性而在细胞成像、荧光标记、靶基因的确定等生物领域得到了广泛的应用。因此，将荧光分子用于腐蚀的检测能够在腐蚀发生的早期阶段进行成像，不仅能够使人们更早更及时的发现腐蚀，而且其原位检测的特点可以无损的对腐蚀区域进行检测。但是，现有研究中采用的一些荧光分子在涂层中的添加当量较大(Anita Augustyniak,etal.,Progress in Organic Coatings,71(2011)406–412；J.Zhang,et al.,Corrosion,55(1999)957-967.)，一般在0.5wt％以上，并且这些荧光分子直接加入到涂层中，易损失且与周围环境发挥相互作用而失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检测金属腐蚀的智能高分子涂层材料。

本发明原理为：荧光检测试剂可以对pH发生响应性的荧光指示。当腐蚀发生时，腐蚀区域的pH值将升高，智能高分子涂层材料中荧光分子在碱性的高pH值下迅速做出反应，进而在腐蚀处具有强烈的荧光指示。

本发明的具体技术方案如下：

本发明的用于检测金属腐蚀的高分子涂层材料，其中，所述高分子涂层材料包括高分子树脂和荧光检测试剂，其中，所述荧光检测试剂包括荧光分子、杂多酸和二氧化硅，所述荧光分子在高分子树脂中的浓度不低于5ppm，最优添加浓度为10～100ppm。

根据本发明所述的高分子涂层材料，所述荧光检测试剂中杂多酸与荧光分子摩尔比应大于等于1，最优摩尔比为1～5。

根据本发明所述的高分子涂层材料，其中作为优选地，所述荧光分子可以为异硫氰酸荧光素、二氯荧光素、硫胺素、香豆素、2-萘酚、1-萘胺、2-萘胺、水杨酸或曙红中的一种或几种。