用于海洋环境下的原位修复涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂层防污领域，尤其涉及一种用于海洋环境下的原位修复涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，受益于材料科学的发展，防腐有机涂料正变得越来越智能。例如近几年发展的自修复涂层和条件辅助修复涂层。一般来说，自修复涂层可以通过在其聚合物基质中掺入一些微胶囊化的愈合剂和分散的催化剂来快速响应由原始缺陷或轻微的外部机械划痕引起的损伤。一旦裂纹形成，由于毛细效应，愈合剂将释放到裂纹中，然后与嵌入的催化剂在裂纹内聚合。然而，自修复涂层在大裂纹的情况下不能很好地工作。对于条件辅助修复涂层，其愈合过程可以通过外部刺激(例如，加热或照明)。y i n等人报道了一种简单通用的方法，通过高效光热效应，使用许多与fe3o4纳米颗粒结合的热塑性聚合物在水下有效修复热塑性材料。然而，这种涂层修复方法仅限于热塑性聚合物。此外，热效应可能会影响修复后的有机涂层在海水下的抗渗透性和附着力，因为高温会导致水分蒸发，一些小气泡可能嵌入涂层或涂层与金属基体之间的界面。因此，在水下原位重复修复受损的有机涂层仍然是一个具有相当挑战性的难题。

2、海洋防腐中，用几百微米厚度的有机涂层即可覆盖金属结构，保护其在海洋环境中免受腐蚀。然而，一条很短的机械划痕就可能导致有机防腐蚀涂层的防腐功能丧失。如果不及时处理可能导致严重的问题，特别是对于某些结构(例如，部分或全部浸没在海水中的离岸海岸钻井平台、远洋船舶、跨海桥梁、长距离海底输送管线)，一旦涂层表面出现损坏，如果通过传统的修复技术对其进行维护，往往是非常费力的。如果能实现直接在海水环境中对破损的涂层进行原位修复，将是一种新型、高效的原位修复方法。然而，在实现对防腐涂层中损坏和腐蚀的区域进行原位修复之前，需要应对两个主要挑战。第一个是有机修复粘合剂和暴露的基材之间的海水必须被挤出，特别是在粗糙的表面上；第二个是在海水下的固化过程中，需要限制海水渗透到粘合剂中。因此，本发明而应运而生。

技术实现思路

1、提供本技术实现要素：是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键或重要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助手段。

2、本发明目的是为了提供一种能够在海水环境中进行涂层修复的涂层和制备方法。为此，本发明提出了如下技术方案：

3、本发明首先提供了一种用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，包括：

4、步骤1，磁性纳米粒子的合成：将带有磁性离子溶液超声除气，通入惰性气体搅拌均匀形成混合液，将氨水倒入混合溶液中，随后缓慢滴加氨水调节溶液至碱性，在惰性气体环境下反应得到悬浮液a，将悬浮液a沉淀抽滤、洗涤、干燥得到磁性纳米粒子；

5、步骤2，水基磁性流体的合成：将磁性纳米粒子和去离子水分散均匀得到悬浮液b，将悬浮液b在惰性气体保护下加入表面活性剂改性，后离心分离大颗粒得到水基磁性流体；

6、步骤3，混合：将水基磁性流体与环氧粘合剂混合形成原位修复涂料。

7、较佳的，所述磁性纳米粒子包括四氧化三铁纳米粒子、镍纳米粒子和钴纳米粒子。

8、较佳的，在步骤1中，所述磁性纳米粒子优选为四氧化三铁纳米粒子；所述带有磁性离子溶液为fec l 3溶液与feso4溶液的混合溶液。

9、较佳的，在步骤1中，fec l 3与feso4的摩尔比为3:2-2:1；优选为7：4。

10、较佳的，所述fec l 3溶液与feso4溶液的摩尔浓度为0.5mol/l。

11、较佳的，在步骤2中，表面活性剂选自油酸钠。

12、较佳的，在步骤2中，悬浮液b在惰性气体保护下搅拌去除空气，加热到40-60℃后加入稳定助剂搅拌均匀后降至室温，后离心分离大颗粒得到水基磁性流体。

13、较佳的，所述稳定助剂选用peg-4000。

14、较佳的，所述环氧粘合剂包括组分a和组分b；所述组分a由双酚a型改性环氧树脂和溶剂组成；所述组分b为有机胺固化剂。

15、较佳的，所述组分a和所述组分b的质量份数比为2-4：1，优选3：1。

16、本发明还提供了一种用于海洋环境下的原位修复涂料，其特征在于，所述原位修复涂料通过上述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法制备而成。

17、本发明还提供了一种用于海洋环境下的原位修复涂料的应用，其特征在于，将上述原位修复涂料用于修复海洋环境下的基体涂层修复。

18、由于采用上述技术方案，使得本发明取得的有益效果是：

19、将环氧粘合剂与水基磁性流体充分混合配置出的原位修复涂料，可以在外加磁场的驱动下，在施工时可以将原位修复涂料与基材空隙中的海水挤出，并限制海水渗透到粘合剂中，具有高固含高附着力等优点，可以适用于海洋环境，在水下原位重复修复受损的有机涂层，并且可以提高有机粘结剂在海水下的附着力和抗渗性。

20、固化过程中，通过电磁铁提供的磁场增强原位修复涂料的稳定性，提高原位修复涂料在水下的抗渗性。

21、由于环氧树脂粘结剂主要由长链高分子组成，聚合后可变得更大。而且在固化过程中，环氧粘合剂的移动将变得越来越困难。本发明在使用油酸钠改性后，油酸分子可以通过油酸中coo的两个氧原子与fe原子之间的配位键化学吸附在纳米颗粒表面上。同时，油酸分子的疏水尾部(面向外)可以形成非极性壳以与环氧粘合剂相互作用。因此，环氧树脂粘合剂将充分与水基磁性流体混合，并被水基磁性流体拖到磁场中靠近磁体的一侧。

22、本发明原位修复涂料的高附着力有利于将原位修复涂料和暴露的基材之间的海水挤出。

23、涂料固体含量较高，含有较多油酸钠改性磁性纳米fe3o4粒子，具有较好的力学性能。

技术特征：

1.用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，所述磁性纳米粒子包括四氧化三铁纳米粒子、镍纳米粒子和钴纳米粒子。

3.根据权利要求2所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述磁性纳米粒子优选为四氧化三铁纳米粒子；所述带有磁性离子溶液为fecl 3溶液与feso4溶液的混合溶液。

4.根据权利要求3所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，在步骤1中，fecl 3与feso4的摩尔比为3:2-2:1；优选为7：4。

5.根据权利要求4所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，所述fecl 3溶液与feso4溶液的摩尔浓度为0.5mol/l。

6.根据权利要求1所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，在步骤2中，表面活性剂选自油酸钠。

7.根据权利要求1所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，在步骤2中，悬浮液b在惰性气体保护下搅拌去除空气，加热到40-60℃后加入稳定助剂搅拌均匀后降至室温，后离心分离大颗粒得到水基磁性流体。

8.根据权利要求1所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，所述环氧粘合剂包括组分a和组分b；所述组分a由双酚a型改性环氧树脂和溶剂组成；所述组分b为有机胺固化剂。

9.根据权利要求8所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法，其特征在于，所述组分a和所述组分b的质量份数比为2-4：1，优选3：1。

10.用于海洋环境下的原位修复涂料，其特征在于，所述原位修复涂料通过权利要求1～9任意一项所述的用于海洋环境下的原位修复涂料制备方法制备而成。

11.用于海洋环境下的原位修复涂料的应用，其特征在于，将权利要求10所述的原位修复涂料用于修复海洋环境下的基体涂层修复。

技术总结本发明公开了一种用于海洋环境下的原位修复涂料及其制备方法和应用，属于涂层防污领域，将环氧粘合剂与水基磁性流体充分混合配置出的原位修复涂料，可以在外加磁场的驱动下，水下原位重复修复受损的有机涂层，并且可以提高有机粘结剂在海水下的附着力和抗渗性。技术研发人员：汪培庆,徐常泽,李辉龙,姜明月受保护的技术使用者：上海暄洋化工材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5