[发明专利]一种防腐防污一体化自修复微胶囊及其制备方法

说明书

本发明属于海洋腐蚀与防护技术领域，涉及一种防腐防污一体化自修复微胶囊及其制备方法，以防腐涂层自修复剂与生物防污剂做双组分囊芯，以尿素与甲醛缩聚反应获得的脲醛树脂做囊壁，通过添加乳化剂等分散剂，将芯材均匀分散到超纯水中，形成稳定的“水包油”微乳液，随后尿素与甲醛发生缩聚反应后包覆住微乳液，从而制备粒径均匀具有核壳结构防腐防污一体化自修复微胶囊，能够延长有机涂层的防腐防污损能力和防腐防污寿命，提高海洋装备和船舶的运行稳定性，尤其是能够为在高温、高盐、高湿度和高辐射的热带海洋环境下运行的大型装备和金属结构提供长周期的腐蚀防护与污损防护，有着很高的社会和经济价值。

技术领域：

本发明属于海洋腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种防腐防污一体化自修复微胶囊及其制备方法，在海洋环境中，特别是高温、高盐和高辐射的热带海洋环境，对金属结构或装备进行长周期的防腐和防污。

背景技术：

在腐蚀防护领域，有机涂层可以有效的隔离金属基体与腐蚀环境，避免腐蚀环境对金属的直接接触，从而抑制腐蚀的产生。但是，在实际使用过程中，有机涂层固化时，分子会发生缩聚或交联等现象，致使涂层密度不均一，形成的微裂纹或者微空隙等微观缺陷成为腐蚀介质穿过有机涂层的通道，诱发金属基体的腐蚀。此外，有机涂层在实际使用中，会由于外界因素产生损伤，届时，腐蚀就会从损伤处产生和发展。针对有机涂层易产生的缺陷等问题，为实现自修复功能，通常在有机涂层中加入包覆修复剂的微胶囊，通过对涂层破坏处进行物理修复，保持防腐涂层的完整性，阻隔腐蚀环境中腐蚀性离子的入侵，从而起到自修复防护效果。

针对自修复微胶囊，人们开展了大量研究，取得了一定进展。White等人利用原位聚合法合成了脲醛树脂包覆修复剂双环戊二烯的微胶囊，将微胶囊和催化剂加入环氧防腐涂层中，当涂层发生损伤导致裂纹出现时，微胶囊破裂，囊芯材料流出，在裂纹处铺展，与涂层中加入的催化剂发生聚合，聚合后形成网状结构以实现对微裂纹的修复。试验结果表明：含有双环戊二烯的微胶囊对涂层的修复效率可以达到70％以上，并且修复剂具有较好的流动性，通过催化剂作用，可以聚合反应形成稳定的膜层，有效抑制了腐蚀的产生。Lang等人以亚麻油为囊芯材料，采用原位聚合法将亚麻油包覆在脲醛壳体中，成功制备出具有自修复功能的微胶囊，试验结果表明：微胶囊中囊芯的包覆量超过80％，有划痕的自修复涂层相比空白涂层表现出优异的愈合性能。东北石油大学的李海燕等人采用溶剂挥发法制备出桐油自修复防腐微胶囊，探讨了各种工艺参数对微胶囊性能的影响，中性盐雾试验结果表明：微胶囊具备较好的防腐性能。深圳大学的倪卓等人采用原位聚合法制备出以脲醛树脂为囊壁，双酚A型环氧树脂为囊芯的微胶囊，试验结果表明：微胶囊可以提高环氧树脂复合涂层的韧性，微胶囊的加入可以明显改善复合涂层的拉伸强度和弯曲强度。