[发明专利]掺杂沸石负载荧光探针的损伤自示警防腐涂层及制备方法

说明书

本发明涉及一种掺杂沸石负载荧光探针的损伤自示警防腐涂层及制备方法，该掺杂沸石负载荧光探针的损伤自示警防腐涂层的配方按质量份包括有水性环氧乳液45‑65份、沸石负载荧光探针超分子1‑5份、水10‑15份、助剂和固化剂，所述固化剂15‑25份；所述助剂包括消泡剂0.5‑2份、流平剂0.5‑2份和分散剂0.5‑2份。制备方法包括以下步骤：S1罗丹明酰肼荧光探针分子的制备；S2沸石负载荧光探针超分子的制备；S3掺杂超分子的损伤自示警涂层的制备。制得的涂层实现了涂层损伤的荧光示警，兼具优良的防腐性能，可作为基础设施钢结构的腐蚀防护涂层，延长基础设施钢结构的服役寿命，具有经济价值和社会效益。

技术领域

本发明属于防腐涂层技术领域，尤其是涉及一种掺杂沸石负载荧光探针的损伤自示警防腐涂层及制备方法。

背景技术

结构钢是发展海洋事业的重要物质基础，是海上工程平台、船体的重要金属原料，是用量极大、应用范围很广的基础材料。据中国钢铁工业协会统计，2018年我国钢产量突破11亿吨。《中国钢结构行业全景调研与发展战略研究咨询报告》中指出，钢结构产量占钢总产量的7.4％。然而，结构钢面临耐腐蚀性不佳的现实问题，尤其是产量比重高达80％的碳素结构钢。

海洋工程结构钢的腐蚀防护，是可持续发展海洋蓝色经济所需要解决的重要难题之一。解决制约海洋经济可持续发展和维护海洋权益的海洋环境腐蚀问题已刻不容缓。

国务院在《国家中长期科技发展规划纲要》中要求，重点突破提升海洋工程基础设施和装备耐久性的关键技术，聚焦全寿命成本优化，优先发展和构建高性能绿色安全防护体系。防腐涂层是高效、简捷、持久的海洋环境钢结构的腐蚀防护措施。美国腐蚀工程师协会在国际腐蚀调查报告中声明，防腐涂层能有效降低腐蚀经济损失的70～90％。在《战略性新兴产业重点产品指导目录》解读中，国家发展改革委将高性能环保海洋工程防腐涂料定性为提升海洋工程基础设施与装备耐久性和安全性的着力点。

有机防腐涂层是在化学成分、宏观/微观结构和表界面性质方面具有异质性和极端复杂的聚合物复合材料。高分子树脂成膜物是有机防腐涂层的关键组分之一，它作为基本屏障，阻滞水、氧和氯离子等腐蚀性因子的扩散渗透。涂层中的功能性填料是另一项关键组分，它起到附加的防腐性能，例如片层材料的三维阵列迷宫效应、纳米粒子的针孔阻塞作用、微胶囊包覆修复剂的自修复以及纳米负载靶向可控释放缓蚀作用等。理想完整结构的有机防腐涂层能够对腐蚀性粒子发挥出色的屏障性。然而，在涂层制备过程中难以避免的异相杂质，或者运输和服役期间因环境和机械因素造成的键断裂乃至局部损伤，将使涂层对腐蚀因子的屏蔽突变式下降。局部损伤可能是微纳级的点孔、划痕，也可能是应力致毫米级裂缝。如果涂层缺陷未得到及时修复，损伤区域会诱使腐蚀因子的快速引入，最终导致涂层过早失效乃至危害极大的点蚀或缝隙腐蚀。该过程隐匿于涂层之下，且具有一定的随机性，难以及时发现和精确定位。当达到肉眼可见程度时，则说明腐蚀情况已经极其严重。因此，隐蔽性使涂层下早期局部腐蚀成为非常危险的腐蚀形式，未及时发现和修复将造成腐蚀情况在不知不觉中快速发展，造成工程承重结构失效、管道罐体穿孔泄漏等重大事故，不仅造成巨大经济损失，也危及公共和人身安全。长期以来，由于缺乏有效的技术措施，大规模钢结构涂层下局部腐蚀的监检测和补救处理，消耗了大量的人力、物力、财力和时间。在现实需求的驱动下，发展出了基于不同原理的腐蚀监检测技术。例如，用于罐体内壁腐蚀的硼镜、基于光学轮廓分析的CCD成像技术、基于声学的声发射和超声波导波技术、X射线成像法、红外热成像法、基于波形盘绕磁强计(MWM)和叉指电极(ID)的电磁传感器、用于管道和罐体腐蚀的磁通量泄漏技术、基于极化电阻、电化学噪声、电化学阻抗谱等原理的电化学探针技术等。这些技术在特定的适用领域有着不错的表现，但也面临着种种局限性，如腐蚀检测灵敏度不高、具有放射危险性、大通量扫描和腐蚀区精确定位难以兼顾、只针对后期腐蚀、难以用于狭小空间等，电化学方法还需要针对不同的腐蚀环境和腐蚀类型配备相应的探针。技术的复杂性和实现的不便捷导致大规模钢结构涂层下早期局部腐蚀的监检测异常困难和昂贵。