[发明专利]基于微纳米容器的防腐自修复涂层材料及其制备方法

说明书

本发明采用层层自组装技术制备了一种基于微纳米容器的防腐自修复涂层材料，包括涂层基底、微纳米容器，微纳米容器含经修饰的CaCO₃微球和修饰的聚苯胺纳米纤维，具体的，经修饰的CaCO₃微球为在CaCO₃微球上包覆有多层聚电解质，多层聚电解质中嵌有苯并三唑，修饰的聚苯胺纳米纤维为负载了海藻酸钠的聚苯胺纳米纤维。经防腐蚀性能测试验证，本发明制备得到的自修复涂层材料具有pH和机械双重刺激响应，对碳钢基板等金属材料具有明显的自修复行为。

技术领域

本发明涉及涂层材料技术领域，尤其涉及一种基于微纳米容器的防腐自修复涂层及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀是世界范围内的一个严重的问题，造成了相当大的经济损失，并对世界各地的工业构成严重威胁。抑制金属腐蚀的方法主要包括牺牲阳极法，腐蚀抑制剂和有机涂层的阴极保护方法等。在众多的保护策略中，有机涂层具有优异的耐腐蚀性，耐磨性和低成本，因此具有广泛的应用。但是，当涂层出现裂缝或缺陷时，金属基体会暴露于腐蚀环境中，在某种程度上，氧气，水和离子等物种最终会导致腐蚀防护失效。自修复涂层因其强大的耐腐蚀性和“主动”修复能力而受到越来越多的关注。为了提高涂层的耐腐蚀性，一种方法是直接在涂层中添加腐蚀抑制剂以实现自修复。

然而，腐蚀抑制剂可能与树脂基材发生副反应并影响涂层的性能。如果腐蚀抑制剂在与涂层结合之前就被封装在微纳米容器中，则可以避免风险。到目前为止，已经报道的微纳米容器有例如层层聚电解质、介孔SiO₂纳米粒子、无机矿物材料等作为缓蚀剂载体。在设计缓蚀剂载体时，最重要的一点是容器外壳对环境因素的敏感性，如局部pH变化、温度波、氧化还原、机械裂纹和光等因素。当发生腐蚀过程时，随着阳极溶解和阴极氧还原，微阳极区域的pH将降低，并且由于氢氧根离子的形成，氧还原反应将导致微阴极区域的pH增加。因此，使用pH值变化作为释放腐蚀抑制剂的刺激条件是开发自修复涂层的最有希望的方法之一。

本发明致力于开发一种具有对pH和机械双重刺激响应的微纳米容器自修复涂层。

发明内容

本发明的目的是利用层层自组装的方法提供一种具有pH和机械双重刺激响应的微纳米容器自修复涂层。

本发明的第二个目的是提供上述微纳米容器自修复涂层的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种防腐自修复涂层材料，包括涂层基底、微纳米容器，所述微纳米容器含经修饰的CaCO₃微球和修饰的聚苯胺纳米纤维，所述修饰的CaCO₃微球为在CaCO₃微球上包覆有多层聚电解质，所述多层聚电解质中嵌有苯并三唑，所述修饰的聚苯胺纳米纤维为负载了海藻酸钠的聚苯胺纳米纤维。

优选地，所述微纳米容器为层层自组装制备得到。

优选地，所述多层聚电解质包括由聚丙烯酰胺盐酸盐/聚苯乙烯磺酸钠组成的聚电解质层(PAH/PSS)。

优选地，所述微纳米容器与涂层基底的质量比约为24：225-275。

优选地，所述微纳米容器占涂层材料总量的质量百分比为3-5wt％，更优选地为4％，其中所述修饰的CaCO₃微球和修饰的聚苯胺纳米纤维占涂层材料总量的质量百分比均为2％。

进一步地，提供一种防腐自修复涂层材料的制备方法，包括如下步骤：