一种含双室微胶囊并具有光热响应性环氧自修复涂料及其制备方法

本发明属于高分子材料，涉及一种含有双室微胶囊的光热响应性的自修复环氧树脂防腐涂料的制备方法及其应用。

背景技术：

1、有机涂层被认为是有效防止金属腐蚀且具有低成本的一种有效策略。环氧树脂由于具有优异的耐磨性、粘合强度和化学稳定性，使其在金属防腐涂层中具有很重要的应用。然而当环氧涂层被机械破坏或环境引起损伤时，腐蚀物就会很容易通过微裂纹达到金属基体并逐渐导致其腐蚀，从而使涂层的防腐效果降低。因此，能够自行修复或者轻微外界干预帮助微裂纹愈合的自修复涂料被广泛关注，其在提高防腐性能、延长涂层服役寿命方面具有很高的应用前景，是当下国内外研究的热点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光热响应的自修复环氧树脂涂料的制备方法及其应用，所述涂料可以在发生机械损伤或腐蚀产生的微裂纹时，固化剂与愈合剂从双室微胶囊中流出发生反应填补裂纹从而到达自愈合的目的，同时因为微胶囊制备过程中的乳化剂具有光热响应性，使得该涂料在808nm近红外光的照射下可以加速微裂纹愈合，从而避免该涂层下的钢板在盐水中发生腐蚀。

2、本发明的环氧自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一、制备糠胺改性聚丙烯酸：将丙烯酸单体在偶氮二异丁腈引发剂作用下进行自由基共聚合得到聚丙烯酸，然后与糠胺类单体进行接枝反应，得到糠胺改性聚丙烯酸；

4、步骤二、制备光热响应性微胶囊固化剂：将步骤一所制备的聚合物作为微胶囊的壳材溶于油相，将固化剂与光敏性乳化剂在水中混合均匀，将水相与油相混合高速乳化3min形成稳定的pickering乳液，将该乳液在60℃下持续搅拌反应一定时间制备微胶囊固化剂。

5、步骤三、制备光热响应性双室微胶囊：将步骤一所制备的聚合物作为微胶囊的壳材与愈合剂溶于油相，将步骤二所制备的微胶囊固化剂与光敏性乳化剂在水中混合均匀，将水相与油相混合高速乳化3min形成稳定的pickering乳液，将该乳液在60℃下持续搅拌反应一定时间制备双室微胶囊。

6、步骤四、制备含双室微胶囊的环氧自修复涂料：在含有二乙烯三胺固化剂和烯丙基缩水甘油醚稀释剂的双酚a环氧树脂中掺入步骤三所制备的光热响应性双室微胶囊，混合均匀后配成环氧自修复涂料。

7、进一步，步骤一中所述的糠胺类单体包括糠胺，1-呋喃-2-乙胺，2-(5-甲基-2-呋喃基)乙胺，3-(2-呋喃基)-1-丙胺中的至少一种；丙烯酸单体用量为4～6g，糠胺类单体用量为0.5～2g。

8、进一步，步骤二中，所述乳化剂的用量为60～150mg，种类为碳量子点、碳纳米管或氧化石墨烯中的一种；所述固化剂的种类为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺，己二胺，间苯二胺等胺类固化剂中的一种；所述油相的溶剂为三氯甲烷，二氯甲烷，甲苯，n，n-二甲基甲酰胺中的一种；所述水相油相体积比为：1:2～1:5；固化剂与壳材质量比为1:0.8～1:1.5，反应时间为3～5h，高速乳化速率为3000～7000rpm。

9、进一步，步骤三中，所述乳化剂的用量为20～100mg，种类为碳量子点、碳纳米管或氧化石墨烯中的一种；所述油相的溶剂为三氯甲烷，二氯甲烷，甲苯，n，n-二甲基甲酰胺中的一种；所述愈合剂为环氧树脂，异佛尔酮二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种；所述微胶囊固化剂用量为20～120mg，水油体积比为1:2～1:5，愈合剂与壳材的质量比为0.6:1～1:1，反应时间为3～5h，高速乳化速率为3000～7000rpm。

10、进一步，步骤四中，所述涂料组成为：环氧树脂、固化剂、稀释剂、双室微胶囊的质量比为1：0.1：0.15：0.01～0.04。

11、本发明的有益效果在于：

12、将固化剂与愈合剂同时包封在一个微胶囊中可以避免传统的双微胶囊分散不均导致的裂纹无法愈合完全；在微胶囊制备过程中，乳化剂同时作为光敏剂与糠胺改性的聚丙烯酸壳材发生反应，使微胶囊具有光热响应性，掺入环氧树脂后可以在近红外光照较短的时间内快速愈合微裂纹，实现涂层的自修复功能，有助于提升涂层的长效服役性能，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种含双室微胶囊并具有光热响应性环氧自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：

2.权利要求1所述的一种含有双室微胶囊并具有光热响应性环氧自修复涂料的制备方法，其特征在于步骤一中，所述的糠胺类单体包括糠胺，1-呋喃-2-基乙胺，2-(5-甲基-2-呋喃基)乙胺，3-(2-呋喃基)-1-丙胺中的一种；

3.权利要求1所述的一种含有双室微胶囊并具有光热响应性环氧自修复涂料的制备方法，其特征在于步骤二中，所述乳化剂的用量为60～150mg，种类为碳量子点、碳纳米管或氧化石墨烯中的一种；

4.权利要求1所述的一种含有双室微胶囊并具有光热响应性环氧自修复涂料的制备方法，其特征在于步骤三中，所述乳化剂的用量为20～100mg，种类为碳量子点、碳纳米管或氧化石墨烯中的一种；

5.权利要求1所述的一种含有双室微胶囊并具有光热响应性环氧自修复涂料的制备方法，其特征在于步骤四中，所述涂料的组成为：环氧树脂、固化剂、稀释剂、双室微胶囊的质量比为1：0.1：0.15：0.01～0.04。

技术总结
本发明公开了一种含双室微胶囊并具有光热响应性环氧自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：首先制备糠胺改性的聚丙烯酸聚合物作为微胶囊的壳材，以光敏剂为乳化剂通过Pickering乳液法制备光热响应性微胶囊固化剂；然后再次通过Pickering乳液法制备同时包裹愈合剂和微胶囊固化剂的光热响应性双室微胶囊；将双室微胶囊掺入到环氧涂料中，应用在金属表面可以实现该涂层的自修复性能及防腐功能，同时还可以实现在近红外光照射下涂层表面微裂纹的快速愈合，有助于提升环氧涂层的长效服役性能，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：王芳,陈乃品,朱新宝,王嘉骏
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22