[发明专利]一种自修复微胶囊及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种自修复微胶囊及其制备方法和应用。该自修复微胶囊以导电聚苯胺为壁材，以自修复剂为芯材。制备方法包括：配制包含苯胺单体和第一溶剂的混合液A；配制包含纳米分散粒子和混合溶液A的混合液B；配制包含自修复剂和混合液B的混合液C；配制包含过硫酸铵、七水硫酸钴和第二溶剂的混合液D；将混合液C和混合液D混合，搅拌反应，得到壁材为导电聚苯胺，芯材为自修复剂的自修复微胶囊。本发明突破性地将导电聚苯胺作为自修复微胶囊的壁材，提供的自修复微胶囊结合了导电聚苯胺的防腐蚀作用与微胶囊的自修复作用，通过两者协同作用可有效改善微胶囊型自修复防腐涂层对金属底材的有效防护，拓宽微胶囊在自修复涂层领域中的应用。

技术领域

本发明涉及金属防腐技术领域，尤其涉及一种自修复微胶囊及其 制备方法和应用。

背景技术

金属的腐蚀是金属受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现 象。金属的腐蚀作用，尤其是腐蚀疲劳和应力腐蚀，通常会引起灾难 性的重大事故。最有效的解决方法之一是在金属表面涂覆防腐蚀涂层。 然而，防腐蚀涂层在使用过程中受到环境或机械力等因素的影响会产 生微裂纹，微裂纹的蔓延、扩张加速了金属底材表面涂层的损伤、剥 离和脱落，从而使金属表面不能得到有效防护。如何通过涂层自我修 复技术有效进行金属腐蚀防护是一项前沿性的研究课题。

模仿生物体自修复功能的原理，设计和制备具有自修复功能的涂 层，使涂层能对损伤部位进行自修复，可以消除隐患，延长涂层材料 使用寿命，实现对金属底材长效防腐保护。自修复涂层作为智能涂层 的一个重要分支，是在材料自修复的基础上发展起来的一个较新的领 域，在导电涂层、耐擦伤涂层、防腐涂层等领域都有广泛的应用，尤 其是在一些需要长寿命、难以维修保养且处于严酷腐蚀环境的防腐涂 层(如风能发电机的塔身、叶片，海洋钻井平台，船舶、铁路、桥梁、 石油管道以及一些苛刻环境如航空航天、军事和海洋中应用的特种粘 接涂层领域)有迫切的需求。将胶囊型自修复技术应用于自修复金属 防腐涂层领域，是一全新的课题，目前正引起国内外学者的广泛关注， 对该技术的基础理论研究将为国民经济的发展带来巨大的经济效益和 发展空间，具有广阔的应用前景。

2001年White等研究学者首次提出了微胶囊自修复的概念，近20 年来，微胶囊自修复技术为金属腐蚀防护提供了一个有效的解决办法。 微胶囊自修复机理为：将微胶囊添加到涂层基体中，当涂层受到损伤 后，微胶囊破裂并释放出修复剂将损伤处修复，从而，保护涂层的完 整，阻止金属的腐蚀。近年来科研人员主要围绕微胶囊芯材即自修复 剂的选择、微胶囊壁材的选择以及微胶囊化技术开展研究。微胶囊的 壁材从最初的单壁微胶囊发展到双壁和多壁微胶囊，其目的主要是解 决单壁力学性能较差、热稳定温度低、致密性不佳等问题。目前常用 的壁材主要有有机壁材如脲醛树脂(PUF)、密胺树脂(PMF)、聚砜(PSF)、聚苯乙烯(PS)、聚苯胺(PANI)等，无机壁材如二氧化硅 等，双壁及多壁壁材PSF/SiO₂、PS/SiO₂、PSF/CNTs、PU/PUF以及 金属壁材等。微胶囊化技术一般根据壁材的性质来决定，包括原位聚 合法、界面聚合法、溶剂挥发法、溶胶凝胶法、层层自组装法等。

以上介绍的所有自修复微胶囊中壁材只起到对芯材的包封保护或 缓释作用，而壁材本身并没有对金属涂层的腐蚀防护起到其它积极的 作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以导电聚苯胺为壁材，以自修复剂为 芯材的自修复微胶囊。

本发明的第二个目的在于提供一种以导电聚苯胺为壁材，以自修 复剂为芯材的自修复微胶囊的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种自修复微胶囊，以导电聚苯胺为壁材，以自修复剂为芯材。

优选地，所述自修复剂选自反应型自修复剂、干性油、腐蚀抑制 剂中的任一种或多种；