[发明专利]一种镁合金表面光热自修复涂层及其制备方法

说明书

本发明公开一种镁合金表面光热自修复涂层及其制备方法，利用生物相容性较好的单宁酸和铁离子形成络合物的光热转换效应，在镁合金表面制备含有TA‑Fe³⁺络合物的光热自修复涂层，即在镁合金表面制备光热自修复防腐涂层，进而提高镁合金的耐蚀性能和使用寿命。与现有技术相比，本发明将生物相容性较好的TA‑Fe³⁺络合物添加到防腐涂层中，利用TA‑Fe³⁺络合物的近红外光光热转换作用，使涂层在NIR的刺激下产生较高的热效应，从而达到修复涂层损伤部位的效果。

技术领域

本发明属于防腐技术领域，更加具体地说，涉及一种镁合金表面的光热自修复涂层及其制备方法，具体地说涉及单宁酸(TA)-铁(Fe³⁺)络合物光热自修复涂层及其制备方法。

背景技术

镁合金由于其低密度、高比强度、低弹性模量及抗冲击、吸震减震性而被广泛应用于汽车、航空航天、电子产品等行业。同时，镁合金还具有十分出色的生物活性、生物相容性和生物可降解性。它拥有与人体骨骼接近的弹性模量及密度,因此可以充当人体骨支架材料,在降解过程中对人体无毒副作用。近些年来，镁合金骨支架材料已经成为生物骨组织工程领域最有发展前景的生物材料。然而，镁合金化学活性高，在体液环境中的耐腐蚀性很差，很大程度上限制了镁合金的临床应用，因此需要对镁合金进行表面改性来提高其耐蚀性。在镁合金的表面改性方法中，涂覆有机聚合物是一种常见且有效的方法。有机涂层的机械性能较差，在服役过程中不可避免地会产生破损和开裂，造成防腐性能和使用寿命的显著下降。因此，亟需开发具有自行修复破损功能的智能涂层。

自修复涂层起源于生物体系的自愈现象，在遭到外力破坏后，可自行修复裂口和划痕，从而有效隔离金属基体与腐蚀介质以达到延缓腐蚀的目的。自修复涂层根据自修复过程是否自动发生，可以分为自发式和触发式。自发式是指涂层在破坏后，修复过程自动完成。主要是通过在材料中引入微胶囊或者微管治愈剂。但是，由于微胶囊试剂的可逆性太差，涂层通常不能重复多次修复(Zhang Q,Liu L,Pan C,et al.Review of recentachievements in self-healing conductive materials and their applications[J].Journal of Materials Science,2017,53(1):27-46)。触发式是指涂层在一定的光、电、热、磁、酶等外界刺激下发生自修复。热引发自修复是目前最常用的触发手段，但是传统的加热方法只能在短距离范围内引发自修复，加热过程还会破坏材料受损区域以外的涂层结构(高菲，曹建诚，刘敬成，等.光触发自修复聚合物研究进展[J].影像光学和光化学,2017,35(1):34-45)，造成能源浪费和经济损失。近几年来，光热自修复涂层受到了学者们的广泛关注。光热自修复涂层的修复机理在于：涂层划口处的填料经光照产热，触发涂层内的一系列物理和化学反应，从而实现间隙闭合、裂纹消失(ZouY,Fang L,Chen T,et al.Near-infrared light and solar light activated self-healing epoxy coating havingenhanced properties using mxene flakes as multifunc-tional fillers[J].Polymers,2018,10(5):474)。光热自修复涂层具有不受外界环境限制，可以远距离精准修复损伤部位等优点，显示出巨大的发展潜力。

单宁酸(TA)作为一种多酚化合物，广泛存在于植物中；铁是一种人体必需的微量营养素。因此TA-Fe³⁺络合物具有良好的生物相容性。此外，TA-Fe³⁺络合物具有较好的光热转化能力(于云龙，张仕勇，李鹏飞.一种光热转换材料及其制备方法，201910415080.X)，在近红外光(NIR)的刺激下可以产生较高的热效应。

发明内容