一种基于MOF复合填料的自修复防腐涂层及其制备方法和用途

本申请涉及涂层防腐领域，尤其涉及一种基于mof复合填料的自修复防腐涂层及其制备方法和用途。

背景技术：

1、金属腐蚀是当今世界面临的主要挑战之一，涂层的物理屏障效应能够有效地将腐蚀介质隔绝以达到金属腐蚀防护的效果，是当今普及最为广泛的金属防护手段之一。然而，涂装金属在运输和服役期间会受到环境因素和机械损害影响，导致涂层基质的损伤开裂和金属基底的腐蚀失效，大幅降低涂层及其基底金属的服役寿命。因此，亟需开发具有优异自修复功能的智能防腐涂层。目前，智能涂层在损伤后通过在暴露金属表面形成氧化膜防护层以实现涂层的自修复，但是氧化膜防护层通常存在一定的缺陷，如火山孔和微裂纹等，影响了防护层的耐蚀性能。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种基于mof复合填料的自修复防腐涂层及其制备方法和用途，以解决上述问题。

2、为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

3、一种基于mof复合填料的自修复防腐涂层，其原料包括复合填料和树脂，所述复合填料由负载缓蚀剂的mof纳米颗粒以及包覆在其表面的有机光热层组成。

4、优选地，所述mof纳米颗粒为锌镁二元mof，所述缓蚀剂选自三氮唑类缓蚀剂、喹啉类缓蚀剂、噻二唑类缓蚀剂、咪唑类缓蚀剂、醛肟类缓蚀剂中的一种或多种；

5、所述复合填料中所述缓蚀剂的负载率为5-25wt%。

6、优选地，所述树脂包括环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚酯树脂中的一种或多种；

7、所述树脂占所述原料的总质量的75-95wt%。

8、优选地，所述有机光热层的原料包括多酚单体与铁离子溶液或者三羟甲基氨基甲烷与多巴胺单体或者苯胺与过硫酸铵。

9、优选地，所述基于mof复合填料的自修复防腐涂层的厚度为40-300μm。

10、本申请还提供一种所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层的制备方法，包括：

11、将锌源与镁源溶于有机溶剂中得到第一溶液，将有机配体2,5-二羟基对苯二甲酸溶于有机溶剂得到第二溶液；所述锌源包括乙酸锌和/或硝酸锌，所述镁源包括乙酸镁和/或硝酸镁；所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺和/或n,n-二甲基乙酰胺；

12、在40-130℃和搅拌条件下将所述第一溶液逐滴滴加进所述第二溶液中，保温搅拌反应得到mof纳米颗粒；

13、将所述mof纳米颗粒与所述缓蚀剂加入乙醇-水混合溶液中，在负压条件下进行第一搅拌反应，离心得到所述负载缓蚀剂的mof纳米颗粒；

14、将所述负载缓蚀剂的mof纳米颗粒、所述有机光热层的原料混合，进行第二搅拌反应后离心得到所述复合填料；

15、将所述复合填料分散于所述树脂中，涂覆于被保护对象表面，固化得到所述基于mof复合填料的自修复防腐涂层。

16、优选地，所述基于mof复合填料的自修复防腐涂层的制备方法，满足以下条件中的一个或多个：

17、a.所述锌源、所述镁源与所述有机配体的摩尔比为（7-14）：（7-14）：（8-15）；

18、b.所述保温搅拌反应的时间为12-48h；

19、c.所述mof纳米颗粒的粒径为50nm-20000nm；

20、d.所述mof纳米颗粒与所述缓蚀剂的质量比为1：（3-10）；

21、e.所述第一搅拌反应的时间为3-6h；

22、f.所述负载缓蚀剂的mof纳米颗粒与所述有机光热层的原料的质量比为1：（1-3）；

23、g.所述第二搅拌反应的时间为1-3h。

24、本申请还提供一种所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层的用途，用于金属的自修复防腐。

25、优选地，所述金属包括铝合金。

26、优选地，所述自修复防腐在有光或无光条件下进行。

27、与现有技术相比，本申请的有益效果包括：

28、本申请提供的基于mof复合填料的自修复防腐涂层，选择将表面包覆有机光热层并负载缓蚀剂的mof纳米颗粒引入到防腐涂层中，构建自修复防腐涂层体系。有机光热层表面通常含有胺基、亚胺基和羟基等基团，能够显著提升复合填料在聚合物网络中的分散性；该类物质还具有优异的光热转换效率，在宽波段的光区具有较强的吸收特性，可以有效提升涂层照射区域的局部温度。当光照射在涂层损伤区域时，有机光热壳层吸收光能高效产热，提高缓蚀剂从复合填料内的释放速率，形成水热的微环境从而缩短mof向ldh转变的周期，在暴露金属表面快速形成保护层；当处于无光照的条件下，腐蚀过程的微环境变化促进mof骨架的崩塌，不仅可以释放缓蚀剂成膜，而且mof解离产生的金属离子还能够在金属表面转换成ldh薄膜，作为新的保护层抑制金属进一步腐蚀。通过上述步骤实现涂层的自修复，适应于各种服役环境，可以高效恢复涂层的耐腐蚀能力，抑制腐蚀的进一步发展。

29、该基于mof复合填料的自修复防腐涂层，表现出良好的耐腐蚀性能和优异的自修复性能。

30、本申请提供的基于mof复合填料的自修复防腐涂层的制备方法，工艺简单，涂层的耐腐蚀性能和自修复性能良好，具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种基于mof复合填料的自修复防腐涂层，其特征在于，其原料包括复合填料和树脂，所述复合填料由负载缓蚀剂的mof纳米颗粒以及包覆在其表面的有机光热层组成。

2.根据权利要求1所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层，其特征在于，所述mof纳米颗粒为锌镁二元mof，所述缓蚀剂选自三氮唑类缓蚀剂、喹啉类缓蚀剂、噻二唑类缓蚀剂、咪唑类缓蚀剂、醛肟类缓蚀剂中的一种或多种；

3.根据权利要求1所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层，其特征在于，所述树脂包括环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚酯树脂中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层，其特征在于，所述有机光热层的原料包括多酚单体与铁离子溶液或者三羟甲基氨基甲烷与多巴胺单体或者苯胺与过硫酸铵。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层，其特征在于，所述基于mof复合填料的自修复防腐涂层的厚度为40-300μm。

6.一种权利要求1-5任一项所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：

8.一种权利要求1-5任一项所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层的用途，其特征在于，用于金属的自修复防腐。

9.根据权利要求8所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层的用途，其特征在于，所述金属包括铝合金。

10.根据权利要求8或9所述的基于mof复合填料的自修复防腐涂层的用途，其特征在于，所述自修复防腐在有光或无光条件下进行。

技术总结本申请提供一种基于MOF复合填料的自修复防腐涂层及其制备方法和用途，涉及涂层防腐领域。基于MOF复合填料的自修复防腐涂层，其原料包括复合填料和树脂，所述复合填料由负载缓蚀剂的MOF纳米颗粒以及包覆在其表面的有机光热层组成。本申请提供的基于MOF复合填料的自修复防腐涂层，当涂层产生破损时，光照能够促进MOF复合填料内缓蚀剂的快速释放，并且MOF在暴露的金属表面转变成LDH薄膜，或者腐蚀介质的侵入导致MOF结构的塌陷并释放其内部的缓蚀剂，随后解离产生的金属离子在金属表面形成LDH膜，阻碍腐蚀介质的侵入并抑制金属的腐蚀，恢复对金属材料的防护效果。技术研发人员：张达威,陈质彬,马菱薇,王金科,袁勇,孙京丽,聂敬敬,夏先朝受保护的技术使用者：北京科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18