一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法

本发明属于金属材料表面处理，具体是一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法。

背景技术：

1、金属腐蚀是一种普遍现象，影响生产生活各个领域，它导致结构破坏、材料功能失效、大量资源浪费和巨大的经济损失。几十年来，人们使用了各种防腐方法，包括防腐涂层，缓蚀剂，合金处理和阴极保护。其中，有机涂层是保护金属材料免受腐蚀的最方便和最有效的技术，因为它易于施工，并且具有显着的物理屏蔽性能，可以将腐蚀性介质与金属基材分离，防止腐蚀性介质的渗透。特别是环氧涂料，由于其优异的机械性能、高粘合强度、良好的耐热性和相对较低的成本而广泛用于工业应用。然而，在固化时，溶剂蒸发会导致微孔的形成，这些微孔是腐蚀性电解质渗透到涂层基体的入口，导致硬度和防腐效率降低。

2、在以往的研究中发现，研究表明，在环氧树脂中添加纳米填料可以有效填充涂层中存在的微孔等缺陷、延长腐蚀介质的扩散路径进而显著提高环氧树脂涂层的耐腐蚀性能。然而，在实际使用过程中，涂层不可避免地会出现损坏和裂纹，从而大大削弱了涂层的耐腐蚀性和使用寿命。受自然生物在损伤和破损后及时自我修的启发，在耐腐蚀涂层中引入自修复性能，可以减少涂层损坏引起的腐蚀，极大提高了涂层的寿命和稳定性，降低了涂层的维护成本。近年来，随着对长期防护能力的需求日益增加，自修复涂层已成为金属防腐领域的热门研究内容之一。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法，该方法制备工艺简单，通过分层涂刷涂层的方式，在马口铁上先后用线涂布棒涂刷上席夫碱/环氧树脂自修复底层和ti4o7/环氧树脂外层，最终得到具有自修复能力且耐腐蚀性能良好的席夫碱/ ti4o7/ep双层自修复涂层。

2、本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

3、本发明一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法，包括以下操作步骤：

4、1）基材预处理：选用马口铁作为基材，并对马口铁表面进行打磨、水洗预处理，以获得连续平整和较为粗糙的基材表面；

5、2）制备席夫碱/环氧树脂自修复材料：将对苯二甲醛、三乙烯四胺与聚醚胺d-230在惰性气体保护下加热冷凝回流得到可逆席夫碱链段，其中对苯二甲醛、三乙烯四胺与聚醚胺d-230按摩尔比为10﹕3﹕17进行配置。随后可逆席夫碱链段、环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐加热搅拌混合得到席夫碱/环氧树脂自修复材料；

6、3）席夫碱/环氧树脂自修复底层的制备：用线涂布棒将步骤2）的自修复材料均匀涂刷在马口铁基体上，再经烘箱分段热固化，分段热固化的操作是：先于80 ℃下处理2 h，再于90 ℃下处理12 h最后得到表面形成席夫碱/环氧树脂自修复底层的马口铁基材；

7、4）ti4o7/环氧树脂外层涂层的制备：将多巴胺改性的ti4o7通过超声均匀分散在环氧树脂中，用线涂布棒将ti4o7/环氧树脂涂料涂布在步骤3）的马口铁基材上，随后放置在烘箱中升温至80 ℃固化1 h, 即得到用于海上风电腐蚀防护的席夫碱/ti4o7/ep双层自修复涂层。

8、发明在步骤1）和步骤4）中，所述席夫碱/ti4o7/ep双层自修复涂层中含有席夫碱/环氧树脂自修复底层和ti4o7/环氧树脂外层涂层，在席夫碱/环氧树脂自修复底层的制备中，对苯二甲醛、三乙烯四胺与聚醚胺d-230按摩尔比为10﹕3﹕17；在ti4o7/环氧树脂外层涂层中，多巴胺改性的ti4o7和环氧树脂的质量比为1﹕50。

9、本发明在步骤2）中，所述惰性气体为高纯氩气。

10、本发明在步骤1）中，所述马口铁基体的尺寸为150 mm×70 mm×0.28 mm。

11、本发明在步骤1）中，所述基材预处理中的打磨依次采用600目和1000目的砂纸操作。

12、本发明方法通过在马口铁表面依次涂刷席夫碱/环氧树脂自修复底层和ti4o7/环氧树脂外层，最终得到席夫碱/ti4o7/ep双层自修复涂层，本发明方法具有如下有益效果：

13、1）本发明通过对苯二甲醛、三乙烯四胺与聚醚胺d-230的亚胺交换反应，得到了具有自修复性能的席夫碱连段，有效解决了因损伤而使涂层失效的问题。

14、2）本发明在制备席夫碱/ti4o7/ep双层自修复涂层时采用分层涂刷的方法，在马口铁上先后用线涂布棒涂刷上席夫碱/环氧树脂自修复底层和ti4o7/环氧树脂外层，分层涂刷可以提高涂层的疏水性能，进而提高涂层的耐蚀性能。

15、3）本发明方法中通过对苯二甲醛、三乙烯四胺与聚醚胺d-230的亚胺交换反应制备具有自修复性能的席夫碱连段，席夫碱自修复响应条件简单，无需热激发或光激发，在有水条件下便可实现亚胺键的重组。而且席夫碱可以与金属形成金属配位键，席夫碱间也会形成氢键，为双网络自修复材料的构筑提供了基础。

16、4）本发明方法整体提高了涂层的防护效果，在一定程度上避免了涂层因损伤带来的涂层失效问题。

技术特征：

1.一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法。其特征在于，包括以下操作步骤：

2.根据权利要求1所述一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤1）和步骤4）中，所述席夫碱/ti4o7/ep双层自修复涂层中含有席夫碱/环氧树脂自修复底层和ti4o7/环氧树脂外层涂层，在席夫碱/环氧树脂自修复底层的制备中，对苯二甲醛、三乙烯四胺与聚醚胺d-230按摩尔比为10﹕3﹕17；在ti4o7/环氧树脂外层涂层中，多巴胺改性的ti4o7和环氧树脂的质量比为1﹕50。

3.根据权利要求1所述一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述惰性气体为高纯氩气。

4.根据权利要求1所述一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述马口铁基体的尺寸为150 mm×70 mm×0.28 mm。

5.根据权利要求1所述一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述基材预处理中的打磨依次采用600目和1000目的砂纸操作。

技术总结
本发明公开了一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)将马口铁基材进行打磨、水洗处理；2)将对苯二甲醛、三乙烯四胺与聚醚胺D‑230在惰性气体保护下加热冷凝回流得到可逆席夫碱链段，随后将可逆席夫碱链段、环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐加热搅拌混合得到席夫碱/环氧树脂自修复材料；3)用线涂布棒将步骤2)的自修复材料均匀涂刷在基材上，经固化得到涂有席夫碱/环氧树脂自修复底层的基材；4)将多巴胺改性的Ti<subgt;4</subgt;O<subgt;7</subgt;均匀分散在环氧树脂中，并用线涂布棒涂布在步骤3)的基材上，经固化得到一种新型有机无机杂化自修复防腐涂料。本发明方法工艺简单，得到的涂层具有自修复能力且耐腐蚀性良好。

技术研发人员：王艳丽,张一凡,林欢欢,梁思茹,李秋莹
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21