[发明专利]一种自预警同轴静电纺丝纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种自预警同轴静电纺丝纤维的制备方法与应用。包括以下步骤：将壳聚糖和聚乙烯醇分别加入溶剂中溶解得到两种溶液；将所述两种溶液按照一定比例混合，得到壳溶液，以指示剂溶液为芯溶液，采用同轴静电纺丝法制成薄膜。将自预警纤维负载到树脂中，得到具有自预警功能的自修复涂层。本发明能够有效提高指示剂在同轴纤维中的负载稳定性和均匀性。以Q235钢作为研究基底，当涂层破损时，同轴纤维中指示剂释放，与金属表面的铁离子结合，产生明显颜色变化，具有损伤预警功能。同时，指示剂分子可在钢表面形成致密膜，以防止基材腐蚀。本发明中基于自预警同轴纤维的复合涂层具有指示和修复损伤的功能，在材料保护的实际应用中具有巨大的潜力。

技术领域

本发明涉及同轴静电纺丝纤维的制备技术领域，具体地说是一种自预警同轴静电纺丝纤维及其制备方法与应用，属于自修复防腐涂层领域。

背景技术

海洋环境下，工程材料的腐蚀问题已成为严重制约重大海洋工程技术和装备发展的技术瓶颈之一，其失效问题更是严重影响海洋工程装备的可靠性和寿命。有机涂层被广泛用于保护在各种环境下运行的工程装备免受腐蚀。此类涂层在一定时期内可以起到很好的保护能力，但大多由于腐蚀而过早失效，从而导致严重后果和高昂的成本损失。因此，尽早发现腐蚀的发生以便可以计划必要的维护活动是可以长期保持完整性的重要方法。已经报道了各种仪器技术用于检测涂层下面的腐蚀。这些腐蚀检测技术仅在物理上嵌入涂层系统中或位于腐蚀位置/附近时才有效，甚至需要对涂层表面进行物理扫描，感应腐蚀的另一种方法是通过在涂料配方中加入某些化学物质，将被动有机涂层转变为主动或智能涂层。但是，人造材料容易受到损坏，尤其是在微观尺度上，这会严重损害其综合性能，缩短其使用寿命并最终导致材料的灾难性破坏。通过专用设备进行检测材料内部的细小损坏，而通常使用的涂层本身不能报告缺陷的存在。因此，开发具有自动检测和修复损坏能力的智能涂层具有重要意义。

静电纺丝技术制备同轴纳米纤维具有实验流程简便，形貌稳定，结构均匀，负载率高等优势。在负载指示剂与修复剂方面具有巨大的潜力。这些同轴纤维被划伤时，纤维中负载的指示剂便会被释放，起到腐蚀预警和修复的效果。

因此发明一种基于具有工艺简单、高负载和自预警功能的静电纺丝材料的自修复防腐涂层迫在眉睫。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种自预警同轴静电纺丝纤维及其制备方法与应用，提高自修复涂层的力学性能，具有腐蚀预警与防护的功能。

本发明的创新点主要在以下几个方面：

1、本发明以同轴静电纺丝纤维作为纳米容器，负载具有腐蚀预警与防护修复功能的指示剂，使得材料在有机树脂中分散均匀，提高防腐效果。

2、将同轴静电纺丝纤维作为填料，形成复合涂层，可以快速指示破损涂层发挥其警示作用，增强涂层的防腐性能，从而提高复合涂层的使用寿命。

3、通过引入同轴静电纺丝纤维，改善涂层断裂强度，提高复合涂层力学性能。

4、将多功能纳米纤维添加到醇酸树脂涂层中，提高醇酸酸树脂的防腐性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、本发明提供一种自预警同轴静电纺丝纤维，包括同轴壳结构A组分和包覆于所述壳结构内部的同轴芯结构B组分，以及有机树脂C组分：

其中同轴壳组分溶液由聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2按照质量比0.2-1:0.5-5:9-15:9-15的比例配比而成；

其中同轴芯组分溶液由指示剂、溶剂按照质量比1:5-20的比例配比而成；

将壳组分溶液和芯组分溶液分别注入同轴静电纺丝装置的两个溶液通道，进行静电纺丝制备，即得同轴结构的自预警静电纺丝纤维。