[发明专利]镁合金自修复防腐蚀涂层用微胶囊及其制备方法和自修复防腐蚀涂层

说明书

本发明涉及一种自修复防腐蚀涂层用微胶囊的制备方法，所述微胶囊壁材为纳米纤维素改性的三聚氰胺‑脲醛树脂，芯材为桐油与催干剂的混合物。采用纳米纤维素对微胶囊改性，并优选异辛酸铈作为催干剂和缓蚀剂，显著提高了微胶囊的热稳定性和防腐蚀能力。本发明制备的微胶囊粒径集中且可控、形状规则、具有较高的密封性、自修复和防腐蚀性能优异，可应用于镁合金自修复防腐蚀涂层，实现镁合金的长效防护。

技术领域

本发明涉及涂层自修复技术领域，具体涉及一种镁合金自修复防腐蚀涂层用微胶囊及其制备方法和自修复防腐蚀涂层。

背景技术

镁合金在汽车、军工、航空、医学等领域具有广泛的应用前景，但镁合金的耐腐蚀性能较差，限制了它们的进一步发展。有机涂层可以有效的防止镁合金腐蚀，但在镁合金服役过程中可能会因为磕碰、划伤、光照等外部因素导致涂层产生微裂纹，如果任其暴露在环境中而不及时修复，微裂纹会逐渐蔓延、扩张，涂层甚至发生失效脱落，致使镁合金基体直接暴露在外界环境中从而发生腐蚀。

一般涂层产生的微裂纹往往在材料深处肉眼难以发现，很难从外部进行修复。因此，开发一种具备自修复能力的防腐蚀涂层，对镁合金的表面防护与实际应用具有重要的实际意义。而将自修复微胶囊埋植于有机涂层中，利用微胶囊对微裂纹的自动响应，实现涂层的损伤自修复，是目前的研究热点。镁合金化学性质极其活泼，涂层出现微裂纹后若得不到及时修复，将导致镁合金的快速腐蚀。因此，镁合金自修复防腐蚀涂层必须具有更快的自修复能力，才能更有效地实现自修复功能。

但是，目前的双组分微胶囊存在制备困难、芯材修复剂难以全部反应等缺点，而一般单组分芯材存在反应速度慢等缺点，从而限制了其在镁合金表面的实际应用。

发明内容

针对现有技术存在的双组分微胶囊制备困难、芯材难以全部反应，而单一干性油防反应速度慢、腐蚀效果差的缺点，本发明的目的在于提供一种镁合金自修复防腐蚀涂层用微胶囊及其制备方法和自修复防腐蚀涂层，以改性三聚氰胺-脲醛树脂为壁材包埋桐油制备了微胶囊，一定程度上提高了微胶囊的热稳定性和断裂韧性，提高芯材比，减小了微胶囊的破损率。桐油内添加异辛酸铈，即作为催干剂，又作为镁合金缓蚀剂，从而使得修复剂桐油与异辛酸铈可以对镁合金防腐起到协同作用，能大幅度提高修复后对镁合金的防护能力。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种镁合金自修复防腐蚀涂层用微胶囊，包括外部的壁材(壳材)和壁材内的芯材，所述壁材为纳米纤维素改性的三聚氰胺-脲醛树脂，芯材为含有催干剂的桐油(修复剂)。

所述芯材中催干剂重量为桐油重量的0.5～1.5wt.％，所述催干剂为异辛酸铈。

该微胶囊粒径为10～80μm，平均囊壁厚度为5～8μm。

所述镁合金自修复防腐蚀涂层用微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取一定量尿素和三聚氰胺溶解在甲醛溶液中，再滴加三乙醇胺调节pH至碱性，恒温水浴加热反应形成MUF树脂预聚体溶液，稀释后备用；

(2)将一定量的纳米纤维素(CNFs)水溶液，加入到步骤(1)所得稀释后的MUF树脂预聚体溶液中，超声振荡30～50min，得到纳米纤维素与MUF树脂预聚体的混合溶液；

(3)取一定量含有催干剂的桐油和十二烷基苯磺酸钠溶解在去离子水中，滴加2滴正辛醇消泡，搅拌后形成稳定的水包油芯材乳液；

(4)将步骤(2)所得混合溶液缓慢加入到所述水包油芯材乳液中，缓慢调节溶液pH值至3～5，升温到50～60℃搅拌反应2小时后，冷却至室温，并调节pH＝7结束反应，用去离子水和丙酮多次重复洗涤、抽滤、干燥后即得所述微胶囊。