[发明专利]一种仿生自修复纳米复合涂层的优化方法

说明书

本发明公开了一种仿生自修复纳米复合涂层的优化方法，首先设计纳米复合涂层中的纳米单元，控制多组分纳米粒子的符合同晶替代和插层要求的空间分布参数；在纳米粒子中引入磁性手性分子，设计纳米粒子为手形不对称的结构分子模型，使其借助磁性吸引的手心面具备壁虎足刚毛匙突结构，手背面具备荷叶乳突微纳结构；采用多种表面活性剂联用的方式对纳米粒子进行包覆预处理，使纳米粒子在复合涂料中均匀分散；再引入更小粒径的纳米粒子做准流态储备，使之成为具有对微小裂纹的仿生自修复特性的骨干粒子。该方法能对微小裂纹进行自主自修复，抑制微小裂纹在承载过程中迅速扩展，从而提高涂层钢构件的防腐能力和耐久性。

技术领域

本发明涉及防腐涂层技术领域，尤其涉及一种仿生自修复纳米复合涂层的优化方法。

背景技术

每年4月24日被定为“世界腐蚀日”，据统计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属量为1亿吨，占钢年产量的20％～40％。中国一年的腐蚀损失高达2.1278万亿人民币(约3.1千亿美元)，占国家GDP的3.34％。接近于世界平均腐蚀损失约占全球国民生产总值(GNP)的3.4％的水平。这只是直接损失，间接损失更为严重。由设备腐蚀损坏引起的能源的跑、冒、滴、渗，还可引发二次灾害无法估量。可见，腐蚀问题已经成为严重影响国民经济和社会可持续发展的重要因素之一。

防腐涂层是防止腐蚀性介质进入金属表面的第一道防线，也是人类对付锈蚀的重要工具。目前广泛使用的普通环氧类涂料年限只有10～15年左右,长效类的纳米复合涂层也只有15～25年左右,而未来发展需要25～50年甚至于更高年限的耐久性。现有技术中的涂层首先从耐久性年限就无法满足未来发展对涂层的需求，加之现有涂层存在结合力不强、形变协调性差、易开裂等瓶颈问题，更无法满足新形势下对涂层越来越高的“防锈、防污、防裂纹”的“三防”需求及“纳米粒子高分散性、与基体高协调性、涂层本身高耐久性”的“三高”要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿生自修复纳米复合涂层的官能团的构筑方法，该方法能对微小裂纹进行自主自修复，抑制微小裂纹在承载过程中迅速扩展，从而提高涂层钢构件的防腐能力和耐久性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种仿生自修复纳米复合涂层的优化方法，所述方法包括：

步骤1、设计纳米复合涂层中的纳米单元，控制多组分纳米粒子的符合同晶替代和插层要求的空间分布参数，在晶面上形成优化次级纳米聚合体形态；

步骤2、在纳米粒子中引入磁性手性分子，设计纳米粒子为手形不对称的结构分子模型，使其借助磁性吸引的手心面具备壁虎足刚毛匙突结构，手背面具备荷叶乳突微纳结构；

步骤3、采用多种表面活性剂联用的方式对纳米粒子进行包覆预处理，使纳米粒子在复合涂料中均匀分散，不再发生团聚；

步骤4、再引入更小粒径的纳米粒子做准流态储备，使之成为具有对微小裂纹的仿生自修复特性的骨干粒子，修复和阻断构件涂层微小裂纹的形成和扩张；

步骤5、引入适量环氧树脂胶粘结剂，进一步增强改性环氧树脂漆与基体材料粘结力与变形协同性，加强壁虎效应。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过上述方法优化后的纳米复合涂层可以克服现有涂层存在的结合力不强、形变协调性差、易开裂等瓶颈问题，来满足新形势下对涂层越来越高的“仿荷叶、仿壁虎足、仿生自修复”的“三仿”需求及“纳米粒子高分散性、与基体高协调性、涂层本身高耐久性”的“三高”要求，对促进纳米涂料交叉学科发展及工程安全建设具有重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。