含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料及其制备方法与应用与流程

本发明属于自修复防腐涂料，具体涉及含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、金属腐蚀是沿海环境下钢结构失效的主要诱因，传统防腐涂层依赖物理屏蔽作用，一旦出现微裂纹或破损，腐蚀介质即渗入引发局部腐蚀。自修复防腐涂层因能主动或被动修复损伤而备受关注，其分为外源性（微胶囊释放修复剂）和内源性（可逆化学键或物理刺激响应）两类。其中，光热触发自修复因具备远程可操作性和定位精准性，成为研究热点。

2、光热转换材料是实现该功能的核心。氧化石墨烯（go）因独特共轭体系、良好相容性及优异光热响应能力被广泛使用，其物理屏障效应可延缓腐蚀介质渗透。然而，go的稳定性与分散性仍是有待提升的关键瓶颈。现有改性策略如聚苯胺沉积虽能增强阻隔性与分散性，但多侧重单一性能，对附着力、自修复效率与防腐性能间的协同关系研究不足，且存在制备复杂、成本高、修复条件苛刻等问题。

3、已有研究将单宁酸（ta）、铁盐与石墨烯基材料复合，但均未意识到金属-多酚配位网络（mpn）的结构完整性高度依赖加料顺序。若先将ta与go混合再引入铁盐，ta的邻苯二酚基团会优先吸附于go表面并趋于饱和，导致后续与fe3+配位不充分，生成游离或低效络合物，难以构建致密、均匀的功能层。此外，现有技术仅关注各组分的单一作用，未能实现高附着力、高自修复率与长效防腐性能的有效统一。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料，通过预构建金属-多酚网络并结合聚乙烯吡咯烷酮预分散与硅烷偶联锚固，在go表面同步实现高效光热转换、界面增强与本征自修复，兼顾了综合性能与工艺经济性。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明提供一种含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料的制备方法，包括如下步骤：

4、s1.利用单宁酸、六水合三氯化铁和聚乙烯吡咯烷酮对氧化石墨烯进行改性，制成改性氧化石墨烯；

5、s2.将制备好的改性氧化石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮分散在溶剂中，加入硅烷偶联剂，得到均匀分散液；

6、s3.向环氧树脂基材中加入分散液混合均匀后再加入固化剂、颜填料、流平剂和消泡剂，搅拌均匀后，即可得到含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料。

7、进一步地，步骤s2中，改性氧化石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1:2。

8、进一步地，步骤s2中，改性氧化石墨烯与硅烷偶联剂的重量比为1:1.3。

9、进一步地，步骤s3中，改性氧化石墨烯与环氧树脂的重量比为1:66.7。

10、进一步地，步骤s3中，固化剂与环氧树脂基材的重量比为1:2.9，颜填料与环氧树脂基材的重量比为1:10。

11、进一步地，制备所述改性氧化石墨烯的方法包括以下步骤：

12、s11.将氧化石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮超声分散在无水乙醇中，得到分散液；

13、s12.将单宁酸溶解后，加入六水合三氯化铁，搅拌均匀得到混合液；

14、s13.向分散液中加入混合液后充分进行反应，将反应液离心、洗涤，干燥，得到所述改性氧化石墨烯。

15、进一步地，步骤s11中氧化石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1：2。

16、进一步地，步骤s12中，六水合三氯化铁和单宁酸的重量比为1：3。

17、本发明还提供根据上述制备方法制得的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料。

18、本发明还提供含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料用于制备防腐涂层防止金属腐蚀。

19、相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

20、1、本发明对氧化石墨烯进行改性，通过特定的加料顺序先将单宁酸与三氯化铁预配位形成完整的fe3+-ta金属-多酚配位网络，再将其致密沉积于经聚乙烯吡咯烷酮预先分散的氧化石墨烯片层表面，避免了现有技术利用氧化石墨烯时因单宁酸在氧化石墨烯表面吸附饱和导致配位不充分、形成游离或低效络合物的缺陷，在氧化石墨烯表面成功构建了具有高效宽波段光热转换能力和丰富界面键合锚点的多功能层。

21、2、本发明制得的改性氧化石墨烯（tpfg）兼具光热转换、界面增强与本征自修复三重功能，用本发明制得的改性氧化石墨烯制备涂料，通过fe3+-ta配位网络与聚乙烯吡咯烷酮、硅烷偶联剂的协同作用，同时实现了纳米填料的单分散、与环氧基体的化学键合锚固以及动态可逆的氢键与配位键修复网络。

22、3、利用本发明提供的涂料所形成的防腐涂层体系实现了18.02mpa的高初始附着力、30μm划痕在近红外光照射下98%的自修复率、湿热老化后75%的附着力保持率以及30天盐雾后低频阻抗模值仍维持在107.2ωcm2以上的长效防腐性能，突破了现有技术中高附着力、高自修复效率与长效防腐性能难以兼顾的瓶颈，具备规模化应用和广阔的市场前景。

1.一种含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，改性氧化石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1:2。

3.如权利要求1所述的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，改性氧化石墨烯与硅烷偶联剂的重量比为1:1.3。

4.如权利要求1所述的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，改性氧化石墨烯与环氧树脂的重量比为1:66.7。

5.如权利要求1所述的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，固化剂与环氧树脂基材的重量比为1:2.9，颜填料与环氧树脂基材的重量比为1:10。

6.如权利要求1所述的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料的制备方法，其特征在于，制备所述改性氧化石墨烯的方法包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料，其特征在于，步骤s11中氧化石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1：2。

8.如权利要求6所述的一种光热自修复环氧树脂复合涂料，其特征在于，步骤s12中，六水合三氯化铁和单宁酸的重量比为1：3。

9.一种如权利要求1至8任一所述的制备方法制得的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料。

10.一种如权利要求9所述的含有改性氧化石墨烯的光热自修复涂料用于制备防腐涂层防止金属腐蚀。