[发明专利]具有腐蚀检测与自修复功能的高分子涂层材料及制备方法

说明书

一种具有腐蚀检测与自修复功能的高分子涂层材料及制备方法，该高分子涂层材料包含高分子树脂，以及负载在高分子微胶囊上的荧光检测试剂和自修复试剂，其中，所述荧光检测试剂及自修复试剂在高分子涂层中的质量浓度均不低于5ppm；该高分子微胶囊为多孔结构或空心结构高分子，作为优选，该高分子微胶囊为空心聚苯乙烯微球、多孔聚二乙烯苯微球或空心聚二乙烯苯/聚丙烯酸微球。本发明的环境响应性的双功能化智能高分子涂层可在腐蚀发生时及时对腐蚀做出响应，可有效的实现腐蚀的自我检测和自修复，从而延长金属基体的使用寿命。

技术领域

本发明属于腐蚀检测及智能涂层技术领域，主要涉及一种可同时用于检测金属腐蚀及自修复功能的智能高分子涂层材料及其制备方法。

背景技术

腐蚀是指金属在周围介质作用下产生损耗与破坏的过程，据中国工程院重大咨询项目“我国腐蚀状况及控制战略研究”发布的调查结果显示，2014年我国腐蚀造成的损失总额超过2.1万亿元人民币，约占当年GDP的3.34％，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，金属材料的腐蚀防护一直是十分重要的科学研究课题。高分子涂层材料在腐蚀防护领域应用十分广泛，但是传统的高分子涂层材料属一次性“被动型”防腐蚀材料，一旦涂层破裂失效，就不能继续发挥防腐蚀功能。近年来，为了克服材料的一次性使用限制，延长材料的使用寿命，人们开发出了智能自修复材料。实验表明自修复涂层可以阻止涂层缺陷引起的腐蚀，实现防腐材料功能的自修复。然而，即使是自修复防腐蚀涂层材料在应用过程中也具有一定的自修复次数与使用寿命，需要在涂层失效并引起腐蚀时，尽早发现腐蚀位点，并对失效涂层进行适当的人工修复。因此，发展腐蚀检测功能对完善自修复高分子涂层和延长金属材料使用寿命具有重要的科学意义。

腐蚀检测可使人们对腐蚀位点进行精准定位，从而以最小的代价对腐蚀位点进行人工修复。现有针对腐蚀的检测方法多种多样，多是通过利用光、声、热、磁、电等手段对金属腐蚀处的物理参数变化所作的反应对腐蚀进行检测。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。然而这些腐蚀检测手段只有在腐蚀发生至一定程度时，才能实现对腐蚀的有效检测，而且腐蚀测试条件较为苛刻，检测结果极易受周围环境参数变动的影响，从而使腐蚀检测结果较易出现较大偏差。为了克服以上技术的缺点，发展了一些新型腐蚀检测技术。例如采用pH响应性酸碱指示剂，当腐蚀发生时，腐蚀位点处pH的变化会造成指示剂的颜色变化，从而指示腐蚀的发生。但是该技术只能应用于透明或无色的高分子涂层中，限制了其应用。荧光检测试剂成像不受背景颜色影响，而且其灵敏高效的发光特性使其在细胞成像、荧光标记、靶基因的确定等生物领域得到了广泛的应用，可原位地对金属腐蚀进行灵敏检测。但是，对于微纳尺度的腐蚀位点而言，即使能够检测出来，采用人工修复也是得不偿失的。因此，将自修复功能和腐蚀检测功能结合起来，弥补单一功能的不足，对腐蚀防护具有重要的科学研究意义和应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有腐蚀检测与自修复双功能的高分子涂层材料及其制备方法，以解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种具有腐蚀检测与自修复功能的高分子涂层材料，其特征在于，所述高分子涂层材料包含高分子树脂荧光检测试剂和自修复试剂，其中，所述荧光检测试剂及自修复试剂在高分子涂层中的质量浓度均不低于5ppm。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种具有腐蚀检测与自修复功能的高分子涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将荧光检测试剂和自修复试剂溶解，然后加入高分子微胶囊，真空浸渍后干燥，得到负载了荧光检测试剂和自修复试剂的高分子微胶囊；

步骤2，将负载了荧光检测试剂和自修复试剂的高分子微胶囊复合至高分子树脂中，得到高分子涂层材料。