[发明专利]一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。该涂层的制备包括以下步骤：高分子化合物中加入有机溶剂溶解得到溶液，将所述溶液和硝酸铜混合均匀，得到前体溶液；采用静电纺丝工艺并调节参数，光热剂羟基硝酸铜纳米颗粒通过自组装负载在纳米纤维表面，制得高负载纳米纤维薄膜；将纳米纤维薄膜作为填料添加到有机树脂中，固化后得到光热响应自修复涂层。上述方法能够有效提高光热填料在有机树脂中的分散均匀性。当有机涂层发生损伤时，通过光照可以激发负载在纳米纤维上的光热剂羟基硝酸铜纳米颗粒的光热效应，将光转化成热量，实现有机涂层损伤裂纹处的快速修复。本发明以金属基材作为研究的基底，制备的自修复涂层防腐蚀性能优异，可以有效地提高了金属基材在海洋环境下的耐腐蚀性能，对金属基材起到良好的防护作用。

技术领域

本发明涉及自修复涂层的合成技术领域，具体地说是一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法。

背景技术

海洋中的生物资源、海底矿产资源、海洋能源、海洋运输资源等为人类的经济发展和社会建设提供着强大的推动力。但同时，恶劣的海洋环境对基础设备、构件的腐蚀也为人类带来了巨大损害。为解决这一问题，在金属表面构建涂层的方法是可行之举，尤其是近年来发展的自修复涂层，更是有着卓越的防腐蚀效果，适合在含盐量高、电导率高的海水中防护金属设施。智能自修复涂层还可以通过光、电、热、磁、酶等外界刺激快速做出响应，促使受损区域的涂层熔融而修复损伤涂层，其优越的防护性能可克服恶劣的工作环境，使金属构件及设备得到有效保护。与其他响应相比，光热自修复涂层具有局部高精度、可控性强、修复快速等优势。但光热自修复涂层存在的局限性限制其工业应用，比如传统光热剂贵金属纳米颗粒成本高以及光热剂的分散性和均匀性会严重影响涂层的防护性能等问题。

静电纺丝纤维因其自组装、机械性能增强等优点，在作为模板负载光热剂方面具有巨大的优势。

因此发明一种基于静电纺丝纳米纤维的、低成本、易于制备、高负载和光热响应的自修复防腐涂层具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。

其中前体溶液由聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.1-2:0.1-2:1-10:1-10:0.1-2的比例配比而成；

将前体溶液注入静电纺丝装置的溶液通道，进行静电纺丝合成，即得纳米纤维填料；

将获得纳米纤维填料与有机涂料按照厚度比1:1-10比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72-108小时，获得自修复涂层。

2、一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，具体实现步骤如下：

1)前体溶液合成：将聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.1-2:0.1-2:1-10:1-10:0.1-2的比例称取，药品加入顺序分别是：

1.1)聚合物与溶剂混合，并在温度范围为20-30℃内，以200-800rmp的转速搅拌14-36小时；

1.2)之后再加入硝酸铜，在温度范围为20-30℃内，以200-800rmp的转速搅拌10-24小时；

2)静电纺丝工艺：将锡箔纸或铝箔纸按照合适的尺寸固定在滚筒接收器上，将前体溶液的注射器安装好，然后接通电源，进行静电纺丝，具体地：