【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能防护涂层，特别涉及一种基于光热触发相变的自修复和自预警涂层及其制备方法。
技术介绍
1、在海洋工程领域，金属材料经常暴露在苛刻的环境中，例如高温、高湿、高盐和强辐射，这些因素极易引发金属材料的腐蚀失效。为了延缓或防止这种腐蚀，目前主要采用在金属表面涂覆有机涂层的方法。有机涂层因其化学稳定性高、施工简单和操作性强等特点，在抑制金属腐蚀方面发挥了重要作用。然而，这些涂层在固化或服役过程中，不可避免地会受到内部应力或外界冲击的影响，导致涂层损伤。一旦涂层受损，腐蚀介质会迅速在损伤处渗透，引发金属基底的局部腐蚀，并可能进一步扩展为宏观的大面积腐蚀区域。最终，这种连续的损伤和腐蚀会导致整个设备系统功能的丧失，严重威胁到海工装备的可靠性和服役寿命。
2、尽管现有的技术在涂层保护方面取得了一定进展，但依然存在诸多不足。首先，现有的本征型自修复涂层虽然通过动态可逆键实现了损伤界面的自我愈合，但这一过程极易受到环境介质的干扰，难以适应复杂的海洋环境。此外，外援型自修复涂层通过封装愈合剂的微胶囊来修复损伤，尽管理论上可行，但愈合剂的稳定性差和释放过程难以控制，使得这种涂层的实际应用效果大打折扣。自预警涂层尽管可以实现损伤的早期检测，但在苛刻和复杂的环境下，这些涂层难以提供关于涂层损伤程度和修复效果的实时、原位监测，从而无法满足长效稳定服役的需求。因此，现有技术在高效能、高灵敏的预警-修复一体化方面存在明显的技术缺陷。
3、针对上述现有技术的不足，迫切需要开发一种新型的涂层技术，不仅能够在涂层受损时提供即时的
技术实现思路
1、为了实现上述专利技术目的，针对上述技术问题，
2、本专利技术提供一种基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，所述涂层由负载预警剂的光热响应微粒和有机树脂制备而成。
3、优选地，所述负载预警剂的光热响应微粒直径为5-20微米，在有机树脂中的质量分数为3％～20％。
4、优选地，所述负载预警剂的光热响应微粒由热响应聚合物微粒、光热转换剂及预警剂制备而成。
5、优选地，所述光热转换剂与热响应聚合物微粒的质量比为1:5～1:20，所述负载预警剂的光热响应微粒中预警剂的质量分数为1％～10％。
6、优选地，所述热响应聚合物微粒为聚己内酯微粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物微粒、石蜡微粒、聚对苯二甲酸乙二醇酯微粒、聚乙烯蜡微粒、松香微粒中的一种。
7、优选地，所述光热转换剂为聚多巴胺、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩中的一种。
8、优选地，所述预警剂为碳量子点、2,7-二氯荧光素、结晶紫内酯、1,10-菲罗啉-5-氨基、四苯乙烯、六苯基噻咯、7-羟基香豆素中的一种。
9、优选地，所述有机树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚氨酯改性环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种。
10、本专利技术还提供了上述一种基于光热触发相变的自修复和自预警涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
11、(1)将0.1g～1g的热响应聚合物溶解于5ml～20ml溶剂a中得到混合溶液，在800r/min～1000r/min的机械搅拌速度下，将混合溶剂滴加至100ml～500ml的去离子水中，加入1～5滴正辛醇，搅拌6h～48h使溶剂挥发后，真空抽滤获得热响应聚合物微粒；
12、所述热响应聚合物为聚己内酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯蜡、松香中的一种；
13、所述溶剂a为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、乙醇、甲醇、丙酮中的一种；
14、(2)将0.05g～0.2g光热转化剂与0.1g～1g热响应聚合物微粒分散于100ml～200ml溶剂b中充分溶解，随后加入占负载预警剂的光热响应微粒质量分数为1％～10％的预警剂，添加0.05-0.5g引发剂后机械搅拌2h～12h，以5000r/min～9000r/min速度离心8min～10min，获得负载预警剂的光热响应微粒。
15、所述溶剂b为去离子水、乙醇、甲醇、丙酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
16、(3)将负载预警剂的光热响应微粒与有机树脂混合均匀，在真空度为-0.06mpa～-0.08mpa环境中放置5min～30min，涂覆于金属基材表面，固化后获得基于光热触发相变的自修复和自预警涂层。
17、热塑性聚合物具有受热熔融及冷却固化的特点，其固-液相变过程可通过调控温度实现。本案专利技术人在热塑性微粒表面原位包覆光热转化剂，同时在光热转化剂网络结构中同步负载预警剂，进而将负载预警剂的光热响应微粒与有机树脂复合制备基于光热触发相变的自修复和自预警涂层。当涂层产生损伤时，预警剂在涂层粗糙损伤断面处发生荧光增强现象，可视化报告涂层损伤位点。同时，利用近红外光辐照触发损伤部位附近功能微粒发生固-液相转变，逐步流淌至损伤中心，冷却固化后填充损伤部位，实现涂层损伤的快速修复。
18、本专利技术提供的技术方案带来的有益效果：
19、本专利技术制备的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，可在涂层受损后通过荧光变化可视化报告损伤位点，同时利用近红外光驱动功能微粒发生相转变，可同步实现受损部位快速修复。
20、本专利技术制备的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，功能微粒形态稳定，修复行为可通过近红外光远程驱动实现，修复过程可控，修复效率高，制备工艺实用性强，在金属防护材料方面具有广阔的应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述涂层由负载预警剂的光热响应微粒和有机树脂制备而成。
2.根据权利要求1所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述负载预警剂的光热响应微粒直径为5-20微米，在有机树脂中的质量分数为3％～20％。
3.根据权利要求2所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述负载预警剂的光热响应微粒由热响应聚合物微粒、光热转换剂及预警剂制备而成。
4.根据权利要求3所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述光热转换剂与热响应聚合物微粒的质量比为1:5～1:20，所述负载预警剂的光热响应微粒中预警剂的质量分数为1％～10％。
5.根据权利要求4所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述热响应聚合物微粒为聚己内酯微粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物微粒、石蜡微粒、聚对苯二甲酸乙二醇酯微粒、聚乙烯蜡微粒、松香微粒中的一种。
6.根据权利要求4所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述光热转换剂为聚多巴胺、聚
7.根据权利要求4所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述预警剂为碳量子点、2,7-二氯荧光素、结晶紫内酯、1,10-菲罗啉-5-氨基、四苯乙烯、六苯基噻咯、7-羟基香豆素中的一种。
8.根据权利要求1或2所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述有机树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚氨酯改性环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种。
9.如权利要求1～8任一项所述的一种基于光热触发相变的自修复和自预警涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于光热触发相变的自修复和自预警涂层的制备方法，其特征在于，所述溶剂A为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、乙醇、甲醇、丙酮中的一种；所述溶剂B为去离子水、乙醇、甲醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述涂层由负载预警剂的光热响应微粒和有机树脂制备而成。
2.根据权利要求1所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述负载预警剂的光热响应微粒直径为5-20微米，在有机树脂中的质量分数为3％～20％。
3.根据权利要求2所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述负载预警剂的光热响应微粒由热响应聚合物微粒、光热转换剂及预警剂制备而成。
4.根据权利要求3所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述光热转换剂与热响应聚合物微粒的质量比为1:5～1:20，所述负载预警剂的光热响应微粒中预警剂的质量分数为1％～10％。
5.根据权利要求4所述的基于光热触发相变的自修复和自预警涂层，其特征在于，所述热响应聚合物微粒为聚己内酯微粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物微粒、石蜡微粒、聚对苯二甲酸乙二醇酯微粒、聚乙烯蜡微粒、松香微粒中的一种。
6.根据权利要求4所述的基于光热...
【专利技术属性】
技术研发人员：程莉，刘成宝，曹兰，胡校苹，王媛媛，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。