[发明专利]一种动态自愈合防锈环氧树脂及其制备方法

说明书

一种动态自愈合防锈环氧树脂及其制备方法，在环氧树脂的主链引入双硫键（S‑S），并采用具有二氮芴结构和双硫键结构的单体作为反应物，对涂层内部产生的微区缺陷及破损具有自主愈合的效果，同时可抑制损伤处腐蚀加剧，有效阻止微区缺陷进一步扩展而形成裂纹，提高树脂及涂层的使用性能，延长防护对象的寿命，可用于防腐及功能涂料的制备，针对涂层的微观损伤和微观缺陷，无需外加应力、光照、高温等条件即可自主进行损伤愈合和修复，具有增强涂层腐蚀防护效果、提高涂层使用寿命的效果。

技术领域

本发明涉及防锈环氧树脂领域，尤其涉及一种动态自愈合防锈环氧树脂及其制备方法。

背景技术

我国海洋船舶及设备在高温、高湿、高盐、强紫外线等恶劣环境下的服役寿命已严重受到腐蚀的影响，传统防护底漆在涂装及使用过程中易发生裂纹、鼓泡、针孔等微观缺陷，这些微观缺陷会造成金属基材与腐蚀介质直接接触，引发局部腐蚀，并造成腐蚀区域扩大，严重影响涂层的腐蚀防护期效，缩短设备的使用寿命。而修补、焊接等传统涂层修复方式只能从宏观上修补，无法从微观上修复损伤，且频繁的维修工作也严重限制了我国武器装备的战斗力。

目前应用于防腐涂层的自愈合方法主要为外植型自修复，通过将缓蚀剂修饰或引入自修复微胶囊技术，在材料制备过程中将其与聚合物基体复合，当基体开裂时，微胶囊破裂使修复剂流出，深入裂缝使其重新愈合。此类技术针对裂纹进行“靶向”修复，提前预埋于材料内部，无需二次维护，可大幅降低工程维修成本，但现有微胶囊存在修复剂与固化剂的接触率低、自修复微胶囊与涂层的尺度匹配性不佳、微胶囊的微米尺度很难实现对涂层裂纹的有效修复等问题。此外，由于外植型自愈合需要引入修复剂，材料的修复不可重复，具有不可逆性，其自身的安全性与寿命无法得到保障，影响了涂层材料的自愈合效果与实际应用。此外，现有技术中还存在利用双硫键的可逆特性促进环氧树脂自修复的技术，但现有技术是在成品环氧树脂结构基础上添加带有双硫键的扩链剂或固化剂，不能将双硫键加入树脂主链，无法使双硫键在环氧树脂主链中均匀分布，导致其添加的双硫键对环氧树脂自愈合的促进效果极为有限，无法满足环氧树脂自愈合的使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态自愈合防锈环氧树脂及其制备方法，可用于防腐涂层的制备，对涂层内部产生的微区缺陷及破损具有自主愈合的效果，同时可抑制损伤处腐蚀加剧，有效阻止微区缺陷进一步扩展而形成裂纹，提高树脂及涂层的使用性能，延长防护对象的寿命。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种动态自愈合防锈环氧树脂，该环氧树脂的结构式为：

其中m、x、n均为整数。

上述一种动态自愈合防锈环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按质量份数称取：二氮双酚芴：1～15份，二硫代二酸：10～20份，环氧氯丙烷：60～65份，催化剂：1～2份，固态氢氧化钠：2～10份，并将称取的固态氢氧化钠配制成氢氧化钠水溶液；

步骤二、将步骤一称取的二氮双酚芴、二硫代二酸和催化剂加入环氧氯丙烷中，同时向环氧氯丙烷中加入有机高沸点极性溶剂，进行搅拌直至反应物溶解并均匀混合，得到混合反应物；

步骤三、将步骤二的混合反应物升温至100～120℃并进行搅拌，保温20～60分钟以进行开环反应；然后降温至25～30℃，加入步骤一配制的氢氧化钠水溶液并继续进行搅拌，保温5～10小时以进行闭环反应，得到含有树脂产物的混合溶液；

步骤四、向步骤三的混合溶液中持续添加甲苯直至混合溶液分相，使用去离子水将分相后的混合溶液洗涤至中性，然后进行除水处理和减压蒸馏，以去除混合溶液中剩余的环氧氯丙烷和有机高沸点极性溶剂，即得到动态自愈合防锈环氧树脂。

优选的，该环氧树脂的反应路线为：

其中m、x、n均为整数。