[发明专利]一种近红外快速响应精准自修复防腐涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种近红外快速响应精准自修复防腐涂层及其制备方法，包括呋喃修饰的纳米粒子和马来酰亚胺封端的聚氨酯涂层基体，所述的呋喃修饰的纳米粒子为多巴胺包裹的CeO2纳米粒子，并在其表面接枝呋喃基团，其制备方法为CeO2纳米粒子分散在Tris‑HCl缓冲液中，再加入盐酸多巴胺，高速搅拌后，离心分离出纳米粒子，用乙醇分散均匀。将上述分散均匀的多巴胺包裹的纳米粒子乙醇分散液置于60℃条件下，用三乙胺调节pH至9左右，滴加糠基硫醇，持续搅拌反应24小时，离心分离出纳米粒子，用丁酮分散均匀，最后加入到马来酰亚胺封端的聚氨酯中，然后再搅拌混合均匀，干燥得到所述的具有近红外快速响应精准自修复防腐涂层。

技术领域

本发明涉及自修复防腐涂层技术领域，具体是一种近红外快速响应精准自修复防腐涂层及其制备方法。

背景技术

金属材料由于其出色的物理化学性能在军工、深海、基建以及人们的日常生活等各方面得到广泛的应用。但是，由于在使用过程中存在外力、腐蚀介质等各种不利因素，金属不可避免地会受到磨损和腐蚀。同时，金属的腐蚀行为也是Gibbs自由能降低的过程，导致金属更趋向于腐蚀。据统计，世界上有20%的金属材料因为腐蚀而无法回收，造成金属资源的巨大浪费，所以金属的防腐蚀得到普遍重视。但是，普通防腐涂层在实际应用中无法避免基材形变后或撞击后细微裂纹的产生，导致涂层防护效果丧失，无法有效地保护基材。

自修复防腐涂层材料可以在涂层遭到破坏或产生微裂纹后具备自修复功能。涂层在外界环境中可反复进行损伤的自我修复是未来防腐涂层领域追求的目标。目前，行业中所研究的自修复功能大多数基于在涂层中添加包覆修复剂的微胶囊，当涂层破损时自动释放（CN 102719184 A, CN 104624132 A, CN 106215826 A, CN 102604469 A, CN102702838 A）。但是这种外援型自修复材料在修复一定次数之后，也即胶囊中的修复剂释放完之后失去修复效果。因此，有必要开发出一种能够实现反复自修复，不受次数限制的涂层材料。

发明 实用新型内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，将呋喃修饰的CeO2纳米粒子与马来酰亚胺封端的聚氨酯有机结合，提供了一种具有近红外快速响应精准自修复防腐涂层材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种近红外快速响应精准自修复防腐涂层,包括呋喃修饰的纳米粒子和马来酰亚胺封端的涂层基体，所述纳米粒子为多巴胺包裹的CeO2纳米粒子，多巴胺包裹的所述CeO2纳米粒子表面接枝呋喃基团。本发明通过利用具有优异防腐性能的CeO2纳米粒子作为缓蚀剂，通过在其表面包裹多巴胺来引入多巴胺的光热转化能力，实现近红外光的高效转换；同时，在多巴胺表面修饰的呋喃基团可以与马来酰亚胺封端的聚氨酯通过DA反应实现涂层的自修复。当涂层产生裂纹或发生撞击时，涂层中的CeO2纳米粒子可以与腐蚀离子和水反应生成不溶的金属化合物，有效隔绝腐蚀离子的进一步扩散；同时，通过近红外光对其定点高效精准地照射，实现涂层的自修复功能。

所述呋喃基团通过糠基硫醇与纳米粒子表层的多巴胺反应被引入。呋喃基团与马来酰亚胺能够发生可逆反应，利用此反应实现涂层的自修复。

呋喃修饰后的所述纳米粒子的粒径为200~400nm。所述CeO2纳米粒子的粒径为20~50nm。

所述纳米粒子的质量为涂层基体质量的1%~10%。进一步优选纳米粒子的质量为涂层基体质量的2%~5%。

所述涂层基体为聚氨酯，所述聚氨酯由二异氰酸酯和二醇化合物所合成，并由单羟基马来酰亚胺封端。

所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种；所述二醇化合物选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种。

一种近红外快速响应精准自修复防腐涂层的制备方法，包括如下步骤：