基于天然多糖缓蚀剂微球的自修复涂层及防腐蚀机理研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) | 被引量 : 1次 | 上传用户:hongguoboy
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近年来,微胶囊技术在涂层自修复领域的应用受到广泛关注。本文创新性地将天然多糖(壳聚糖、海藻酸钠)用于载体微球制备,封装缓蚀剂(植酸钠、酒石酸钠)后添加到水性涂层中,研究改性后涂层的防腐蚀机理。通过设计正交试验,研究不同实验参数对载体微球形貌和性能的影响,确定最佳实验参数。利用电化学阻抗谱分别研究包覆缓蚀剂植酸钠、酒石酸钠的载体微球在pH值为3、7和9时,缓蚀剂的释放行为。将包覆缓蚀剂植酸钠、酒石酸钠的载体微球添加到水性聚丙烯酸涂层中,利用电化学手段研究改性后涂层的防腐蚀机理,通过海水浸泡实验研究改性涂层的防腐蚀性能。结果表明,壳聚糖载体微球的最佳制备参数为:水油比为1:20、交联剂香草醛和壳聚糖的质量比为3:1、pH值为9,制备的微球粒径为20-30μm;海藻酸钠载体微球的最佳制备参数为:水油比为1:20、乳化剂和油相的体积比为2:100、醋酸和所加纳米碳酸钙的摩尔比为4:1,微球粒径约为20μm。利用负压浸渍法成功将缓蚀剂植酸钠和酒石酸钠包覆到载体微球中,壳聚糖微球中两种缓蚀剂的包封率分别为25.79%和35.00%;海藻酸钠载体微球中两种缓蚀剂包封率分别为29.85%和30.65%。缓蚀剂植酸钠和酒石酸钠在不同pH值环境下从载体壳聚糖微球中的释放速率均满足pH=9>pH=7>pH=3,从载体海藻酸钠微球中的释放速率均满足pH=9>pH=3>pH=7;K-P模型是评估缓蚀剂从微球中释放过程的最佳模型。将包覆植酸钠、酒石酸钠的壳聚糖微球按照5%的质量比分别添加到水性聚丙烯酸涂层A中,随着涂层浸泡时间的增加,电荷转移电阻以及涂层孔溶液电阻都逐渐增大;将包覆植酸钠、酒石酸钠的海藻酸钠微球按照5%的质量比分别添加到水性聚丙烯酸涂层B中,随着涂层浸泡时间的增加,电荷转移电阻以及涂层孔溶液电阻都逐渐增大;这表明四种改性的涂层均具有了自修复防腐蚀性能,海水浸泡实验从宏观上进一步证实了四种包覆缓蚀剂的微球改性后的涂层防腐蚀性能得到了提高。因此将环保的壳聚糖和海藻酸钠制备成载体微球,添加到水性涂层中可以在不同pH环境下有效控制缓蚀剂植酸钠和酒石酸钠的释放,使得涂层具备了自修复性能,对涂层防腐蚀性能的提高和环境保护具有重要意义。
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