[发明专利]一种具有防污功能的自修复防腐涂层及其制备方法

说明书

本发明设计了一种具有防污功能的自修复防腐涂层及其制备方法，属于海洋防腐防污涂层领域。具有防污功能的自修复防腐涂层，其特征在于：通过向涂层中添加装载杀菌剂的高分子微球和装载缓蚀剂的纳米容器，使涂层兼具抵抗微生物和自修复防腐的功能。具有防污功能的自修复防腐涂层的制备方法，其特征在于，将装载杀菌剂的高分子微球和装载缓蚀剂的纳米容器分散到环氧树脂中，将环氧树脂与一定量的环氧树脂固化剂混合制成涂层，将涂层涂覆在碳钢表面形成具有防污功能的自修复防腐涂层。

技术领域

本发明涉及一种具有防污功能的自修复防腐涂层及其制备方法，属于海洋防腐防污涂层领域。

背景技术

有机防腐涂层在长期使用过程中，会遭受磨损、磨耗和磨蚀，容易发生鼓泡、针孔和微裂纹等现象，从而使小面积的金属暴露在腐蚀介质中，引发局部腐蚀，导致涂层提前失效。近年来，人们针对智能自修复防腐涂层的研究逐年增多，该类涂层破裂时，分散在涂层中的功能性微球或纳米容器能够释放愈合剂或缓蚀剂，在金属表面生成保护膜，阻止或减缓金属的腐蚀过程。

目前，有关自修复防腐涂层的研究大致可以分为两类：一类是利用高分子微球或纳米容器封装聚合剂，聚合剂如二环戊二烯、环氧树脂、异氰酸酯、亚麻籽油等在催化剂或固化剂的作用下，发生水解、交联和聚合等反应生成高分子聚合物填堵在涂层的微裂纹处，隔离腐蚀性介质与金属，起到防腐的效果；另一类是利用高分子微球或纳米容器封装缓蚀剂并将其分散到涂层中。缓蚀剂分子中的N、S、O等供电子基团与金属形成配位共价键而产生化学吸附；带电的缓蚀剂基团与带有相反电荷的金属产生物理吸附；物理吸附和化学吸附的共同作用使微量的缓蚀剂分子覆盖在金属表面，保护涂层微裂纹处与腐蚀介质接触的金属基体。

但是，传统的自修复涂层不具备抗菌和防污性能，而钢材在海洋环境的实际应用中，微生物腐蚀的危害不容小觑，它们的新陈代谢影响着金属/海水界面的腐蚀反应过程，特别是某些厌氧微生物如硫酸盐还原菌在代谢过程中会产生硫化物，加速碳钢的阳极溶解过程，导致传统自修复涂层中的缓蚀剂或愈合剂释放后无法达到理想的保护效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种具有防污功能的自修复防腐涂层，通过向涂层中添加装载杀菌剂的高分子微球和装载缓蚀剂的纳米容器，使涂层兼具抵抗微生物和自修复防腐的功能，本发明的另一目的在于提供了一种具有防污功能的自修复防腐涂层的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有防污功能的自修复防腐涂层，将装载杀菌剂的高分子微球和装载缓蚀剂的纳米容器分散到环氧树脂中，使涂层兼具抵抗微生物和自修复防腐的功能。

一种具有防污功能的自修复防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备装载杀菌剂的高分子微球；

（2）制备装载缓蚀剂的纳米容器；

（3）将装载杀菌剂的高分子微球和装载缓蚀剂的纳米容器分散到环氧树脂中；

（4）将上述环氧树脂与一定量的环氧树脂固化剂、分散剂、稀释剂、消泡剂混合制成涂层；

（5）将上述涂层涂覆在碳钢表面形成具有防污功能的自修复防腐涂层。

作为优选，所述步骤（1）装载杀菌剂的高分子微球的制备过程为：

在反应器中加入摩尔比为1：1.75的尿素和37wt％的甲醛水溶液，将其置于集热式磁力加热搅拌器中，在搅拌下使尿素完全溶解在甲醛中，用三乙醇胺调节溶液的pH到8，然后加热到75℃，搅拌保温反应1 h，反应得到预聚体。

配置一定浓度的杀菌剂，加入乳化剂，快速搅拌分散30 min，得到含有杀菌剂的乳化液。