[发明专利]一种含微胶囊的自检测自修复智能涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种含微胶囊的自检测自修复智能涂层及其制备方法。该涂层包括：装载自检测自修复功能分子的微胶囊，该微胶囊外壳由高分子外壳构成；显色引发剂；水性树脂作为成膜物质，还可以包括其它添加剂，如缓蚀剂、分散剂、流平剂、增稠剂等。自检测自修复微胶囊离散分布在以高分子树脂为基体的涂层中。本发明提供的自检测自修复涂层具有自发检测涂层中的缺陷和微缺陷的功能，并以显色的方式提示缺陷的出现。同时，具有对涂层中出现的缺陷或微缺陷进行自发修复的功能。可用于桥梁、建筑、汽车等金属材料表面的腐蚀保护涂层。

技术领域

本发明涉及涂层技术领域，尤其涉及一种含微胶囊的自检测自修复智能涂层及其制备方法。

背景技术

有机涂层是金属表面防腐蚀方法中目前较为常用的方法，具有自发的腐蚀预警功能和自发修复功能的涂层是涂层智能化发展的方向。有机涂层在服役过程中，不可避免地受到环境因素的影响，产生一些裂纹和微裂纹。裂纹的扩展会加速腐蚀过程，导致涂层失效。受到生物体受损伤后，伤口颜色发生变化，并自发修复等现象的启发，本发明提出一种能在裂纹或微裂纹出现时，涂层缺陷处颜色发生变化，给予腐蚀预警，同时，又能够自发启动对缺陷的修复的涂层。从而，有效地抑制微裂纹缺陷的扩展，避免后续的腐蚀过程的加速，赋予有机涂层更好的保护作用。这样的智能涂层可以应用于桥梁、建筑、汽车等金属材料表面，对于保护建筑结构安全、提示涂层的维护需求、避免因金属腐蚀带来结构失效的灾难，从而保护生命财产不受损失。

现有技术CN111334161A采用微胶囊方式制备自修复防腐蚀涂层，现有技术CN2020188416.6采用金属-有机框架-微胶囊结合的方式制备自修复微胶囊；但是市面上缺少自检测以及自修复功能兼具的防腐蚀涂层，现有技术 CN201810256033.0中采用纳米材料负载显色分子的方式给予防腐蚀涂层自检测功能，但是其显色分子的装载有限，自检测功能不够完善。

发明内容

本发明的目的在于提出一种自检测，自修复功能兼具，且可以根据实际情况调整检测修复功能的自检测自修复智能涂层及其制备方法。

为达到上述目的，本发明提出一种含微胶囊的自检测自修复智能涂层，包括装载自检测自修复功能分子的微胶囊、显色引发剂、成膜基质和添加剂；

所述微胶囊由外壳材料包覆修复剂和显色剂分子构成；所述外壳材料为聚左旋乳酸、聚氨酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚脲醛树脂中的任意一种或多种的混合物；

所述修复剂为环氧双酚A单体、亚麻籽油或桐油；

所述显色剂为为结晶紫内脂，苯酚磺酞或苯酚。

进一步的，所述显色引发剂为二氧化硅纳米颗粒、氧化石墨烯和金属氧化物中一种或多种的混合物。

进一步的，所述成膜基质为水性树脂，包括水性环氧树脂、水性聚氨酯或水性丙烯酸树脂。

进一步的，所述添加剂包括缓蚀剂、分散剂、流平剂和增稠剂。

进一步的，所述微胶囊的所述外壳材料内还包覆有稀释剂和溶剂；

所述稀释剂为苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或丁基缩水甘油醚；

所述溶剂为乙酸苯酯、乙酸乙酯或乙酸己酯。

进一步的，所述修复剂和所述显色剂的混合物与所述外壳材料的摩尔质量比为：1：1-3。

本发明还提出一种含微胶囊的自检测自修复智能涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将外壳材料、修复剂和显色剂溶于疏水性有机溶剂中，得到第一混合液；

步骤二：按比例向第一混合液中加入表面活性剂的水溶液，并高速剪切成均匀的乳化液；