[发明专利]具备自修复能力的防腐涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及具备自修复能力的防腐涂层及其制备方法和应用，该防腐涂层包括防腐内层和自修复面层，其中，自修复面层的材料主要由聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊和环氧树脂组成，防腐内层的材料主要由硼酸和/或硼砂修饰过的氧化石墨烯组成，自修复面层的制备原料中，使用的海藻酸钠和聚苯胺之间的质量比为4‑7:3‑6。本发明提供的防腐涂层，具有高效的防腐能力，能够防止输水管道被液体环境腐蚀，同时具有快速的自修复能力，能够防止涂层因破裂且得不到有效修复进而产生的大规模脱落。此外，本发明提供的防腐涂层环保性能好，在破裂后仅释放出极少量可食用的海藻酸钠，对水环境不造成影响。

技术领域

本发明涉及防腐蚀材料领域，特别涉及具备自修复能力的防腐涂层及其制备方法和应用。

背景技术

在饮用水管网和循环水系统中，管道的腐蚀可引发一系列直接和间接的经济和环境问题。例如，管道腐蚀可直接降低管道使用寿命，增加企业经济成本，导致工业设备停止运行；因管道腐蚀产生的腐蚀产物，在水流的冲刷下易溶解在水中，造成水质恶化，导致用水安全得不到保障。目前常采用投加缓蚀剂和涂覆涂层的技术手段控制输水管道腐蚀。然而，投加缓蚀剂常会引起水质的恶化，如投加磷系缓蚀剂可引发水体富营养化(CN103663746 A)；投加金属盐类缓蚀剂增强水的毒性(CN 102583785 A)。因此，大部分国家对缓蚀剂的使用有严格要求，从而限制了缓蚀剂的应用。

在输水管网的防腐过程中，涂层作为一种高效的防腐技术，也存在着明显的缺陷。涂层易受周围环境的影响发生破裂。当涂层破裂后，在破裂处的腐蚀速率迅速增加，并在破裂区附近腐蚀范围逐渐扩大，发生膜下腐蚀现象，最终造成涂层大面积脱落及失效(CN103375657 A)。因此，自修复涂层应运而生。目前常用的自修复涂层是将缓蚀剂包裹在涂层中(CN 104927583 A)，当涂层破裂后，缓蚀剂流出，在管道表面形成保护层，从而避免管道的腐蚀。然而，缓蚀剂通常易溶于水，并在输水管网中水流的冲刷作用下，缓蚀剂不易在破裂处形成保护膜。因此目前自修复涂层在防止输水管网管道腐蚀的效果不理想。此外，缓蚀剂的流出可造成水质恶化，带来一定的环境风险。因此，研发具有高效防腐能力和自修复能力的环境友好型涂层具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为解决以上问题的至少一个，本发明提供一种具备自修复能力的防腐涂层及其制备方法和应用。该防腐涂层可附着于输水管网的输水管道(例如碳钢输水管道)壁上，用于防止输水管道被水腐蚀。

根据本发明的一个方面，提供一种.具备自修复能力的防腐涂层，其特征在于，包括防腐内层和自修复面层，其中，自修复面层的材料中含有聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊，防腐内层的材料主要由经硼酸和/或硼砂修饰的氧化石墨烯组成。

其中制备自修复面层的材料包括以下步骤：使用海藻酸钠和去离子水制备海藻酸钠乳化液；将聚苯胺充分溶于N,N-二甲基甲酰胺，得到聚苯胺溶液；将聚苯胺溶液加入至海藻酸钠乳化液中，搅拌得混合液；将混合液过滤膜，滤得聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊；将聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊分散至环氧树脂中，得到分散液；在分散液中加入聚酰胺固化剂对分散液进行固化，得到自修复面层的材料；其中使用的海藻酸钠和聚苯胺之间的质量比为4-7:3-6。

制备防腐内层的材料包括以下步骤：将氧化石墨烯连同硼酸和/或硼砂在去离子水溶液中混合；超声分散后过滤膜滤得残渣；将残渣分散在乙醇溶液中，生成防腐内层的材料。

其中，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊的粒径为100nm-1μm。

其中，自修复面层的材料还含有环氧树脂，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊分散于环氧树脂中，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊与环氧树脂的体积比为1:6-1:3。

根据本发明的第二个方面，提供该防腐涂层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

制备防腐内层的材料；将防腐内层的材料涂布在基体上，形成防腐内层；制备自修复面层的材料；将自修复面层的材料涂布在防腐内层上，形成自修复面层；形成防腐涂层。