[发明专利]一种自修复型聚噻吩微胶囊及复合防腐涂料、制备方法及其应用

说明书

一种自修复型聚噻吩微胶囊及复合防腐涂料、制备方法及其应用，首先利用乳液聚合法，制备具有掺杂和包覆不同缓蚀剂的聚噻吩微胶囊。将此微胶囊与环氧树脂和聚氨酯以一定比例混合，制备复合防腐涂料，其各组分含量为：含有掺杂缓蚀剂和包覆缓蚀剂的聚(3，4‑二氧乙基)噻吩微胶囊质量比为0.1～30wt％，环氧树脂质量比为20～70wt％，聚氨酯质量比为10～30wt％。将防腐涂料涂覆到预处理的金属铁基底上，干燥后在一侧用制造划痕缺陷，浸泡于3.5wt％的氯化钠溶液中，利用电化学工作站，通过表征样品的交流阻抗、塔菲尔曲线等参数，测试样品对金属铁的防腐性能。本发明的方法制备的聚噻吩微胶囊能够有效提高缓蚀剂在活性材料中的负载量及释放量，延长防腐涂料自修复防腐周期，最终实现对金属铁的防腐。

技术领域

本发明涉及金属腐蚀与防护领域。更具体地，涉及一种自修复型聚噻吩微胶囊及复合防腐涂料、制备方法及其应用。

背景技术

金属腐蚀是金属材料与周围环境介质发生化学或者电化学反应而导致的金属材料被破坏的现象。严重的金属腐蚀能够导致各种触目惊心的事故，如设施结构的疲劳损伤、寿命缩短等，还可能带来灾难性的突发事故，造成重大财产和人员伤亡，严重影响到社会经济建设的发展。《中国腐蚀成本》(侯宝荣等，科学出版社，2017.10)调查结果显示，2014年我国腐蚀成本2万亿之多，约占当年国内生产总值的3.34％，这一数据相当于每人每年承担的腐蚀成本约为1555元。

自修复型有机涂料是取代致癌性较强的铬酸盐类传统材料的一种新型、绿色、高效的防腐材料。White等(Nature,2001,409,794-797)采用乳液聚合法，制备了包裹双环戊二烯单体的脲醛树脂微胶囊，研究了在环氧树脂基底中该材料的防腐性能。该方法依据的主要防腐机制是涂层断裂时，微胶囊破裂，双环戊二烯单体渗入断裂部位，在基底负载的催化剂作用下，单体发生聚合反应，生成交联聚合物，从而修复裂纹，阻止金属腐蚀。

导电聚合物，由于兼具传统聚合物可加工性和机械性能以及半导体/导体特殊的物理化学特性，使其在防腐领域得到广泛应用。CN 105001759 A公开了一种钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料，并将其应用在航天铝合金2024的防护上，结果表明涂层的耐腐蚀性和服役寿命均得到明显提高。Flamini等(Corros.Sci.，2014，81，36)将掺杂钼酸盐和硝酸盐缓蚀剂的聚吡咯电沉积到镍钛合金上，结果显示掺杂后的聚吡咯薄膜与金属基底之间有很强粘结性并表现出了较好的防腐性能。但上述基于聚吡咯涂料的自修复性能，是通过聚吡咯发生还原反应(脱掺杂过程)时将缓蚀剂离子钼酸根释放出来，实现基底金属的防腐。这种方法制备的材料其缓蚀剂负载量较少，存在防腐周期短的局限性。因此，提高活性材料中缓蚀剂的负载量是改善涂料自修复性能的关键所在之一。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种含有掺杂缓蚀剂和包覆缓蚀剂的自修复型聚噻吩微胶囊及其复合防腐涂料与金属铁防腐应用。这种基于所制备的含有掺杂缓蚀剂和包覆缓蚀剂的自修复型聚噻吩微胶囊能够有效提高缓蚀剂在活性材料中的负载量及释放量，延长防腐涂料自修复防腐周期，最终实现对金属铁的防腐。

为实现上述目的，本发明的一种含有掺杂缓蚀剂和包覆缓蚀剂的自修复型聚噻吩微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将包覆缓蚀剂和单体(3,4-二氧乙基)噻吩加入到乙腈中，搅拌均匀，得到混合液A；将掺杂缓蚀剂加入聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，搅拌均匀，得到混合液B；

步骤2、将混合液A和混合液B混合，进行超声分散，得到分散均匀的混合溶液；

步骤3、向步骤2中所得的混合溶液中加入过硫酸铵水溶液，得到混合液D，在常温下搅拌混合液D，使其进行聚合反应，得到含有掺杂缓蚀剂和包覆缓蚀剂的自修复型聚(3,4-二氧乙基噻吩)微胶囊的聚合体系；