一种具有pH响应的荧光涂层、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种具有pH响应的荧光涂层、制备方法及其应用。所述荧光涂层包括树脂、分散于树脂中的荧光纳米微球，所述荧光纳米微球包括聚合物纳米微球和原位生长于所述聚合物纳米微球上的荧光物质，所述荧光物质是通过铕盐与配体经过配位聚合反应得到，或者所述荧光物质是通过铽盐与配体经过配位聚合反应得到。本发明专利技术通过荧光发光来指示涂层内的腐蚀情况，当涂层下的基体金属发生腐蚀时，金属离子水解导致pH值下降，会促使涂层内的荧光填料降解，导致荧光淬灭，通过可视化形式展示涂层缺陷以及涂层老化状态，从而实现涂层内缺陷的可视化检测。并且本发明专利技术还可通过微纳米填料增强涂层耐蚀性能。耐蚀性能。耐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有pH响应的荧光涂层、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于功能性防腐蚀涂层领域，更具体地，涉及一种具有pH响应的荧光涂层、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]涂层保护是最常见的金属防腐蚀方法，但涂层在服役过程中由于紫外辐射、盐雾侵蚀、高低温、干湿交替气候变化和磨损会导致其防护性能下降。涂层失效过程中，水溶液会通过涂层缺陷渗透到涂层/基体界面，导致金属基体腐蚀。很多防腐涂层失效后尽管肉眼看不到显著变化，但耐蚀性已丧失，腐蚀性粒子渗入导致金属基体严重腐蚀并带来安全隐患。因此对涂层老化状态的监测，必须在基体发生明显腐蚀前就能及时发现。通过对涂层填料进行改性，使之能感知到局部腐蚀环境变化，并通过可视化形式展示涂层缺陷以及涂层老化状态，这对于预判涂层整体防护性能以及涂层预防性维修，延长装备寿命具有重要意义。
[0003]发光材料通常是指材料从外界吸收各种形式的能量后通过原子结构内部的辐射跃迁等将这些能量转换并以光子的形式释放，目前最常见的发光材料是稀土荧光粉，它的4f电子在能级间跃迁后就会发亮，利用稀土这一特性，可将其配合物跟无机材料相结合形成涂层填料，其中稀土充当基质组成部分，也可作为发光材料激活剂。稀土发光材料因其颜色鲜艳、发射谱带很窄、能量集中、耐高温能力强、高温下能够维持较高的发射强度，此外稀土荧光材料还具有可发射光谱类型多、吸收能力强、色彩鲜艳、转换效率高、物理化学稳定性高、短紫外线辐射下稳定性好的优点，应用十分广泛，这其中铕作为激活元素应用最多。
[0004]发光涂料在功能化涂料的发展中占据着重要地位，这种涂料是将发光颜料、树脂、以及有机溶剂等按着一定的比例混合制成的，在紫外灯或太阳光照射下发出不同颜色的光。应用到防伪，识别等领域，而目前研究较多的是针对不同局部环境的刺激响应，使其功能性更加丰富，例如专利文献CN109233547A公开了一种氧浓度响应高分子光致发光涂层及其制备与应用。但是这些响应没有优化涂料的性能，无法实现涂层内缺陷的可视化检测。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种具有pH响应的荧光涂层、制备方法及其应用，其目的在于通过荧光发光来指示涂层内的腐蚀情况，而且也可通过微纳米填料增强涂层耐蚀性能，由此解决目前无法实现涂层内缺陷的可视化检测的技术问题。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种具有pH响应的荧光涂层，所述荧光涂层包括树脂、分散于树脂中的荧光纳米微球，所述荧光纳米微球包括聚合物纳米微球和原位生长于所述聚合物纳米微球上的荧光物质，所述荧光物质是通过铕盐与配体经过配位聚合反应得到，或者所述荧光物质是通过铽盐与配体经过配位聚合反应得到。
[0007]优选地，所述铕盐为铕盐水合物，所述铽盐为铽盐水合物。
[0008]优选地，所述配体为单宁酸、马来酸酐、酒石酸、邻菲罗啉中的一种或者两种，所述铕盐为EuCl3·
6H2O或Eu(NO3)3·
6H2O；所述铽盐为TbCl3·
6H2O或Tb(NO3)3·
6H2O；所述铕盐与所述配体的摩尔比为1：(5～20)，所述铽盐与所述配体的摩尔比为1：(5～20)。
[0009]优选地，所述聚合物球为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸中的至少一种。
[0010]优选地，所述荧光涂层中所述荧光纳米微球的质量含量为0.5％
‑
10％。含量小于0.5％时，无法实现荧光可视化，荧光强度太低；含量大于10％，则涂层防腐性能会降低。
[0011]按照本专利技术的另一方面，还提供了一种具有pH响应的荧光涂层的制备方法，所述方法包括下列步骤：
[0012](1)将铕盐、配体和聚合物纳米微球分散于水中，或者将铽盐、配体和聚合物纳米微球分散于水中，发生配位聚合反应，在聚合物纳米微球上原位生长荧光物质，得到荧光纳米微球；
[0013](2)将所述荧光纳米微球加入树脂中，分散均匀后加入固化剂，搅拌均匀后得到所述荧光涂层。
[0014]优选地，所述固化剂为低分子聚酰胺；优选地，在步骤(2)中，将所述荧光纳米微球加入树脂中之后，所述方法还包括：加入树脂稀释剂、消泡剂、流平剂以及分散剂。
[0015]优选地，所述树脂稀释剂为二甲苯、丙酮中的一种或两种，所述分散剂为BYK140、BYK142中的一种或两种；所述消泡剂为BYKA
‑
065、BYKA
‑
141或BYKA
‑
530，所述流平剂为BYK
‑
300、BYK306或BYK
‑
333；优选地，所述树脂稀释剂与树脂的质量比为1:(5
‑
20)，步骤(2)之后得到的所述荧光涂层中所述荧光纳米微球的质量含量为0.5％
‑
10％。
[0016]优选地，所述树脂为聚氨酯、环氧树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种；优选地，在所述树脂为聚氨酯、环氧树脂、醇酸树脂中的一种或几种时，在所述树脂中加入有机溶剂进行混溶，所述有机溶剂为二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、4
‑
甲基
‑2‑
戊酮、正丙醇、异丙醇、正辛醇、正己烷、正辛烷中的一种或几种。
[0017]按照本专利技术的再一个方面，还提供了一种上文所述的具有pH响应的荧光涂层的应用，将所述荧光涂层用于可视化检测金属基体的腐蚀缺陷；将所述荧光涂层涂覆于金属基体表面，室温干燥；在金属基体发生腐蚀时，所述荧光涂层中荧光物质发生荧光淬灭，实现可视化检测金属基体的腐蚀缺陷。
[0018]优选地，通过刷涂、浸涂、喷涂、或淋涂的方式将所述荧光涂层涂覆于金属基体表面，涂覆于金属基体表面的所述荧光涂层干燥之后的厚度为20μm
‑
100μm。
[0019]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果。
[0020](1)本专利技术提供的具有pH响应的荧光涂层不仅可以通过荧光发光来指示涂层内的腐蚀情况，而且也可以通过荧光纳米微球增强涂层耐蚀性能，这主要是由于纳米颗粒在其表面形成一层物理屏障层。当涂层下的基体金属发生腐蚀时，金属离子水解导致pH值下降，促使涂层内的荧光填料结构发生破坏，导致荧光淬灭。从而实现了通过荧光淬灭来实现涂层内基体腐蚀缺陷的可视化和快速识别，在基体发生明显腐蚀前就能及时发现。本专利技术提供的荧光涂层能实现感知到局部腐蚀环境变化，并通过可视化形式展示涂层缺陷以及涂层老化状态，这对于预判涂层整体防护性能以及涂层预防性维修，延长装备寿命具有重要意义。
[0021](2)涂料具有很好的粘附力。这主要是单宁酸含有羟基，具有很好的吸附性，增加树脂与基体之间的粘附性。
[0022](3)本专利技术通过严格控制荧光涂层中的荧光纳米微球，实现涂层的荧光效应和抗腐蚀性最佳，在荧光涂层中的荧光纳米微球的含量小于0.5％时，无法实现荧光可视化，荧光强度太低；而当荧光涂层中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有pH响应的荧光涂层，其特征在于，所述荧光涂层包括树脂、分散于树脂中的荧光纳米微球，所述荧光纳米微球包括聚合物纳米微球和原位生长于所述聚合物纳米微球上的荧光物质，所述荧光物质是通过铕盐与配体经过配位聚合反应得到，或者所述荧光物质是通过铽盐与配体经过配位聚合反应得到。2.如权利要求1所述的荧光涂层，其特征在于，所述配体为单宁酸、马来酸酐、酒石酸、邻菲罗啉中的一种或者两种，所述铕盐为EuCl3·
6H2O或Eu(NO3)3·
6H2O；所述铽盐为TbCl3·
6H2O或Tb(NO3)3·
6H2O；所述铕盐与所述配体的摩尔比为1：(5～20)，所述铽盐与所述配体的摩尔比为1：(5～20)。3.如权利要求1所述的荧光涂层，其特征在于，所述聚合物球为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸中的至少一种。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的荧光涂层，其特征在于，所述荧光涂层中所述荧光纳米微球的质量含量为0.5％
‑
10％。5.一种具有pH响应的荧光涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：(1)将铕盐、配体和聚合物纳米微球分散于水中，或者将铽盐、配体和聚合物纳米微球分散于水中，发生配位聚合反应，在聚合物纳米微球上原位生长荧光物质，得到荧光纳米微球；(2)将所述荧光纳米微球加入树脂中，分散均匀后加入固化剂，搅拌均匀后得到所述荧光涂层。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述固化剂为聚酰胺；将所述荧光纳米微球加入树脂中之后，所述方法还包括：加入树脂稀释剂、消泡剂、流平剂以及分散剂。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：董泽华，冯学磊，蔡光义，曹祥康，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：