基于微胶囊化环氧⁃胺化学的自修复防腐蚀涂层的实用性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.12.002

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (12): 7-13.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.12.002

基于微胶囊化环氧⁃胺化学的自修复防腐蚀涂层的实用性能研究

王垚¹(), 肖湲², 程传锐³, 赵芃², 张晨¹, 熊道英¹, 江川霞²(), 张鹤³()

^1.国家石油天然气管网集团华南公司，广州 510620
^2.广东丸美生物技术股份有限公司，广州 510000
^3.聚合物新型成型装备国家工程研究中心，聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广州 510641

收稿日期:2023-09-06 出版日期:2023-12-26 发布日期:2023-12-26
通讯作者: 江川霞（1985-），博士，高级工程师，功能性微球制备与应用，jiang.chuanxia@marubi.cn
张鹤（1986-），博士，副教授，自修复材料，zhanghe@scut.edu.cn
E-mail:wangy@pipechina.com.cn;jiang.chuanxia@marubi.cn;zhanghe@scut.edu.cn
作者简介:王垚（1993-）,博士，工程师，管道防腐与完整性管理，wangy@pipechina.com.cn
第一联系人：（王垚、肖湲并列第一作者）
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(52273105)

Study on practical performance of self⁃healing anticorrosion coating based on microencapsulated epoxy⁃amine chemistry

WANG Yao¹(), XIAO Yuan², CHENG Chuanrui³, ZHAO Peng², ZHANG Chen¹, XIONG Daoying¹, JIANG Chuanxia²(), ZHANG He³()

^1.South China Company of National Petroleum and Natural Gas Pipe Network Group，Guangzhou 510620，China
^2.Guangdong Marubi Biotechnology Co，Ltd，Guangzhou 510000，China
^3.National Engineering Research Center of Novel Equipment for Polymer Processing，Key Laboratory of Polymer Processing Engineering （SCUT），Ministry of Education，Guangzhou 510641，China

Received:2023-09-06 Online:2023-12-26 Published:2023-12-26
Contact: JIANG Chuanxia, ZHANG He E-mail:wangy@pipechina.com.cn;jiang.chuanxia@marubi.cn;zhanghe@scut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

研究了基于环氧微胶囊与胺类微胶囊的双组分自修复环氧树脂在自修复防腐蚀环氧涂层实际应用中所涉及的相关性能，包括自修复涂层的使用环境、自修复涂层的热稳定性、自修复涂层修复后防腐蚀性能的长效稳定性、自修复涂层自身的长效稳定性。结果表明，该自修复体系在水环境下修复时仍然具有优异的防腐蚀性能，中高温热处理（80 ℃下24 h或200 ℃下5 min）不会降低该自修复涂层的防腐蚀性能，损伤修复后自修复涂层的长效（180天）防腐蚀性能出色，同时，自修复防腐蚀涂层自身也具有较好的长效稳定性。

关键词: 微胶囊, 环氧涂层, 自修复, 防腐蚀

Abstract:

Based on the microencapsulated epoxy⁃amine chemistry self⁃healing system， the relevant properties involved in the practical application of self⁃healing anticorrosion epoxy coatings were investigated， which included the service environment， thermal stability， and long⁃term anticorrosion performance after the damage event of the self⁃healing anticorrosion coatings， as well as the long⁃term stability of the self⁃healing function for the self⁃healing anticorrosion epoxy coatings. The results indicated that the self⁃healing system exhibited excellent anticorrosion performance when healed in the water environment. The medium⁃high temperature heat treatment did not reduce the anticorrosion performance of the self⁃healing coatings at 80 ℃ for 24 h and or at 5 min for 200 ℃. The 180⁃day long⁃term anticorrosion performance of the self⁃healing coatings after damage healing is excellent. Meanwhile， the self⁃healing anticorrosion coatings have a good long⁃term stability.

Key words: microcapsule, epoxy coating, self?healing, anticorrosion

中图分类号:

TQ325.1⁺4

王垚, 肖湲, 程传锐, 赵芃, 张晨, 熊道英, 江川霞, 张鹤. 基于微胶囊化环氧⁃胺化学的自修复防腐蚀涂层的实用性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(12): 7-13.

WANG Yao, XIAO Yuan, CHENG Chuanrui, ZHAO Peng, ZHANG Chen, XIONG Daoying, JIANG Chuanxia, ZHANG He. Study on practical performance of self⁃healing anticorrosion coating based on microencapsulated epoxy⁃amine chemistry[J]. China Plastics, 2023, 37(12): 7-13.

图/表 11

样品编号	微胶囊含量^a/%	固化程序^b	涂层厚度/μm	修复环境	室温时效/天	裂纹宽度/μm	腐蚀时间^d/天
a	0	RT⁃24h_T35⁃24h	500	干燥箱^c	0	35，45	2
b	10.0	RT⁃24h_T35⁃24h	350	干燥箱	0	30，48	2
c	10.0	RT⁃24h_T35⁃24h	300	水中	0	30，43	2
d	10.0	RT⁃24h_T35⁃24h_T80⁃24h	200~300	干燥箱	0	19~92	2，180
e	10.0	RT⁃24h_T35⁃24h_T200⁃5min	250~600	干燥箱	0	30~77	2，180
f	0	RT⁃24h_T35⁃24h	200、300	干燥箱	0	32~53	2，180
g	5.0	RT⁃24h_T35⁃24h	200~600	干燥箱	0	17~45	2，180
h	10.0	RT⁃24h_T35⁃24h	120~400	干燥箱	0	19~54	2，180
i	15.0	RT⁃24h_T35⁃24h	300~500	干燥箱	0	26~58	2，180
j	10.0	RT⁃24h_T35⁃24h	150~320	干燥箱	180^e	23~60	2，180

表1 本研究所采用的样品参数信息及性能测试信息

Tab.1 Sample information and performance test information adopted in this study

图1 不同含裂纹的样品在10.0 %盐水溶液中加速腐蚀2天后的腐蚀行为

Fig.1 Corrosion behavior of different cracked samples after being accelerated corrosion in 10.0 wt% saline solution for 2 days

图2 含10.0 %微胶囊的自修复涂层在80 ℃下处理24 h后的自修复防腐蚀性能

Fig.2 Self⁃healing anticorrosion performance of the self⁃healing anticorrosion coatings containing 10.0 wt% microcapsules after treatment at 80 ℃ for 24 h

图3 含10.0 %微胶囊的自修复涂层在200 ℃下处理5 min后的防腐蚀性能

Fig.3 Anticorrosion performance of the self⁃healing anticorrosion coatings containing 10.0 wt% microcapsules after treatment at 200 °C for 5 mins

图4 含预制裂纹的纯环氧涂层的长效（6个月）防腐蚀性能

Fig.4 Long⁃term （6 months） anticorrosion performance of pure epoxy coating with prefabricated cracks

图5 含5.0 %微胶囊的自修复涂层的长效（6个月）防腐蚀性能

Fig.5 Long⁃term （6 months） anticorrosion performance of self⁃healing anticorrosion coatings containing 5.0 wt% microcapsules

图6 含10.0 %微胶囊的自修复涂层的长效（6个月）防腐蚀性能

Fig.6 Long⁃term （6 months） anticorrosion performance of self⁃healing anticorrosion coatings containing 10.0 wt% microcapsules

图7 含15.0 %微胶囊的自修复涂层的长效（6个月）防腐蚀性能

Fig.7 Long⁃term （6 months） anticorrosion performance of self⁃healing anticorrosion coatings containing 15.0 wt% microcapsules

图8 含10.0 %微胶囊的自修复涂层在80 ℃下处理24 h后的长效防腐蚀性能

Fig.8 Long⁃term anticorrosion performance of the self⁃healing anticorrosion coatings containing 10.0 wt% microcapsules after treatment at 80 ℃ for 24 h

图9 含10.0 %微胶囊的自修复涂层在200 ℃下热处理5 min后的长效防腐蚀性能

Fig.9 Long⁃term anticorrosion performance of the self⁃healing anticorrosion coatings containing 10.0 wt% microcapsules after treatment at 200 °C for 5 mins

图10 含10.0 %100 μm微胶囊的自修复涂层室温放置6个月后的短期（2天）与长效（6个月）防腐蚀性能\

Fig.10 Short⁃term （2 days） and long⁃term （6 months） anticorrosion performance of a self⁃healing coating containing 10.0 wt% 100 μm microcapsules after being left at room temperature for 6 months

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基于微胶囊化环氧⁃胺化学的自修复防腐蚀涂层的实用性能研究

Study on practical performance of self⁃healing anticorrosion coating based on microencapsulated epoxy⁃amine chemistry

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