[发明专利]一种自修复功能的双微胶囊组合物及在自修复功能防护涂层上的应用

说明书

本发明涉及一种自修复功能的双微胶囊组合物及在自修复功能防护涂层上的应用。所述的组合物至少含有环氧树脂微胶囊和水下环氧固化剂微胶囊；环氧树脂微胶囊的芯材组份为环氧树脂和环氧树脂稀释剂，壁材为聚脲醛；水下环氧固化剂微胶囊，芯材为水下环氧树脂固化剂，壁材为聚甲基丙烯酸甲酯。两种微胶囊按一定质量比混合，并与其它涂层材料配伍，用于形成各种表面涂层，具有涂层受损界面自修复功能，尤其适用于水下设备表面的防护应用。本发明的双微胶囊组合物与防污聚合物相结合，在提高涂层使用寿命的同时还具有抗生物污损的性能，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种可用于实现具有自修复和防污功能的复合材料涂层及其制备方法。具体来说是将二种微胶囊包覆在环氧树脂体系中并在表面接枝两性离子形成具有自修复防污功能的复合材料涂层，模拟该涂层在海洋领域的应用。

背景技术

微胶囊技术研究始于20世纪30年代，当时美国人D.E.Wurster用物理方法制备了微胶囊，微胶囊最初应用于无碳复写纸，后续逐渐扩展到医药、农药、油墨、化妆品、食品等领域。近年来，微胶囊在电子墨水、液晶显示器方面的应用，使得微胶囊具有更加广阔的应用前景。随着微胶囊技术的不断进步，微胶囊技术将会给人类带来越来越多的惊喜。

复合材料在长期使用过程中，由于多次受到力或冲击的作用，会逐渐产生疲劳，从而进一步产生微裂纹，微裂纹是裂纹最开始的形式，裂纹的产生也是材料产生破环的开端。随着时间的延长，微裂纹会逐渐拓展，最终形成裂纹。裂纹一旦形成，材料结构会快速退化从而力学性能下降。材料的尺寸稳定性以及强度、硬度等一些力学性能的降低与微裂纹的形成有关。及时发现微裂纹并且快速修复是保持材料长久使用的重要措施，对于设备的稳定也有重要的意义，而自修复材料可以很好的及时响应修复微裂纹，因此将自修复性能引入具有重要的意义。

此外舰船、码头等水位线以下的设施长期与海水接触，容易受到海洋生物的附着，海洋生物生命力很强，所以海洋生物污损问题成为人类征服海洋的障碍。传统的海洋防污方法是在船体表面涂油，从而起到抑制海洋污损生物在表面的附着生长，但由于油的粘附性能较弱，船体在快速前进的过程中油层容易脱落。伴随着高分子技术的飞跃发展，防污技术也得到快速的发展，各种防污涂层技术不断涌现，具有里程碑意义的是有机锡类防污涂层(TBT-SPC)，带来了巨大的经济利益。此类阻止生物污损技术较为成熟，效果也较好，价格较为实惠，寿命比较长，在短时间内得到快速的发展。然而，随着时间的推移，有毒成分不断排入水中，水生生物发生畸形、病变，破坏了生态系统的平衡，因而环境友好型防污涂层成为未来海洋防污的主导地位。

微胶囊技术引入到材料的自修复体系已成为目前研究的热点，当材料受到较强冲击或撞击产生的微裂纹，它能够自动修复微裂纹。提高复合材料耐冲击性能的一方面就是尽量减小或避免材料的缺陷，微胶囊分散在基体中，让微胶囊与基体更加紧密的接触，避免微胶囊的滑移，以减少材料基体产生气泡，可以提高复合材料的力学性能，另一方面，通过制备含氟基团或两性离子聚合物，同时利用两性离子聚合物的亲水性以及含氟聚合物的低表面能，来抑制海洋生物的污损，形成具有双重功能的智能涂层材料。

脲醛树脂合成工艺简单、原料来源广泛且成本低廉，是用来制备微胶囊的常用壁材之一。而两性离子聚合物应用较多的是甜菜碱型两性离子化合物，此类两性离子化合物对水的吸附能力很强，在涂层表面形成水化层，抑制污损生物附着。环氧树脂由于其粘结强度高且价格低廉收到广泛的应用。可用于大多数界面的粘合，对于正常的环境中通过环氧树脂及其固化剂可以基本实现材料的自修复，如何实现两性离子与环氧树脂体系的粘接需要我们进行深入的探讨和研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种自修复功能的双微胶囊组合物，用于表面自修复涂层，尤其是用于海洋防污复合材料涂层。主要解决了微胶囊的芯材含量、存储稳定性、两性离子与环氧树脂体系的粘接问题，以及解决了涂层工艺复杂、应用困难的问题，可用于常温水下施工，施工安全，无公害，自修复及水下防污效果较好。

本发明是通过如下技术方案实现的: