[发明专利]一种负载铈离子的二维纳米材料基自愈阻隔双功能涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种负载铈离子的二维纳米材料基自愈阻隔双功能涂料及其制备方法与应用，包括负载铈离子的二维纳米材料2～10份、生物基树脂40～60份、聚乙烯醇缩醛5～15份、聚甲基氢硅氧烷5～10份、固化剂4～10份、防闪锈剂0.005～0.03份。本发明制备的涂层以生物基树脂为主要成分，减少了对石化资源的依赖以及更加环保，以稀土金属为缓蚀剂，对环境的污染较少。本发明制备的涂层在相应pH条件下具有特定的聚多巴胺和缓蚀剂释放行为，可以通过调节二维纳米材料、聚多巴胺和铈离子的含量来获得具有长期稳定高效防腐性能的生物基涂层。

技术领域

本发明属于涂层领域，涉及一种负载铈离子的二维纳米材料基自愈阻隔双功能涂料及其制备方法与应用。

背景技术

金属材料因其优异的机械性能和加工性能在材料领域占据重要地位，但在实际应用中遭受的金属腐蚀却带来了巨大的经济损失、环境破坏和潜在的安全问题。在金属表面涂覆有机涂层是最普遍且有效的金属保护方法。然而，纯聚合物涂层由于内在缺陷的存在，其在实际环境的应用中难以起到长期高效防腐的效果。在纯聚合物涂层中添加填料是一种可靠的改性方法，其可以有效提高涂层的长期耐腐蚀性能。

传统填料在涂层中起到阻碍和延长腐蚀介质渗透路径的作用，从而提高涂层的防腐性能。然而在实际应用中，涂层破损后的区域会大幅降低涂层对金属的保护能力。实际上，具有长期高效防腐性能的涂层必然兼具高阻隔性和自愈防腐的能力。实现涂层自主修复的机制主要有两种，通过封闭涂层破损区域的缺陷来恢复涂层的物理阻隔，或者通过添加缓蚀剂来抑制涂层缺陷处的腐蚀反应。传统的缓蚀剂如铬酸盐等具有很好的抑制腐蚀的效果，但由于其毒性，已在工业生产中被禁用。在日益倡导绿色环保的发展背景下，一些稀土金属及其化合物被认为是一种具有发展前景的缓蚀剂。然而，由于缓蚀剂与聚合物的不相容性而产生的涂层缺陷反而为腐蚀介质提供了新的渗透路径。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中缓蚀剂与聚合物不相容的问题，提供一种负载铈离子的二维纳米材料基自愈阻隔双功能涂料，通过在生物基涂层中添加负载铈离子的二维纳米材料得到一种高性能生物基涂料。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种负载铈离子的二维纳米材料基自愈阻隔双功能涂料，包括如下按质量份计的组份：

负载铈离子的二维纳米材料2～10份；

生物基树脂40～60份；

聚乙烯醇缩醛5～15份；

聚甲基氢硅氧烷5～10份；

固化剂4～10份；

防闪锈剂0.005～0.03份。

其中，所述的负载铈离子二维纳米材料通过如下步骤制备得到：

(1)将二维纳米材料充分分散在去离子水中，得到混合物A；

(2)在混合物A中，加入多巴胺，混合均匀后得到混合物B；

(3)在混合物B中加入三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液，并调节pH至7～10，充分混合后得到混合物C；

(4)在混合物C中加入水溶性铈盐，并调节pH至3～7，充分混合后得到混合物D；

(5)对混合物D用去离子水离心洗涤除去未反应的杂质，干燥即得。

具体地，步骤(1)中，所述的二维纳米材料选自六方氮化硼、石墨烯、二硫化钼、氧化石墨烯、二硫化钨中的任意一种或两种以上的组合物；二维纳米材料和去离子水按照0.1％～10％的质量比混合，超声结合机械搅拌5～30分钟。

步骤(2)中，多巴胺与步骤(1)中二维纳米材料的质量比为5：1～1：5，超声结合机械搅拌5～60分钟。