CN114618760A - 一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法 - Google Patents

一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114618760A
CN114618760A CN202210236043.4A CN202210236043A CN114618760A CN 114618760 A CN114618760 A CN 114618760A CN 202210236043 A CN202210236043 A CN 202210236043A CN 114618760 A CN114618760 A CN 114618760A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
self
photo
preparation
nanofiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210236043.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114618760B (zh
Inventor
王巍
曹琳
王通
朴金明
秦绪德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ocean University of China
Original Assignee
Ocean University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ocean University of China filed Critical Ocean University of China
Priority to CN202210236043.4A priority Critical patent/CN114618760B/zh
Publication of CN114618760A publication Critical patent/CN114618760A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114618760B publication Critical patent/CN114618760B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
    • D04H1/43825—Composite fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
    • D04H1/43838—Ultrafine fibres, e.g. microfibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2502/00—Acrylic polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2503/00—Polyurethanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2504/00—Epoxy polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2602/00—Organic fillers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。该涂层的制备包括以下步骤：高分子化合物中加入有机溶剂溶解得到溶液，将所述溶液和硝酸铜混合均匀，得到前体溶液；采用静电纺丝工艺并调节参数，光热剂羟基硝酸铜纳米颗粒通过自组装负载在纳米纤维表面，制得高负载纳米纤维薄膜；将纳米纤维薄膜作为填料添加到有机树脂中，固化后得到光热响应自修复涂层。上述方法能够有效提高光热填料在有机树脂中的分散均匀性。当有机涂层发生损伤时，通过光照可以激发负载在纳米纤维上的光热剂羟基硝酸铜纳米颗粒的光热效应，将光转化成热量，实现有机涂层损伤裂纹处的快速修复。本发明以金属基材作为研究的基底，制备的自修复涂层防腐蚀性能优异，可以有效地提高了金属基材在海洋环境下的耐腐蚀性能，对金属基材起到良好的防护作用。

Description

一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及自修复涂层的合成技术领域，具体地说是一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法。
背景技术
海洋中的生物资源、海底矿产资源、海洋能源、海洋运输资源等为人类的经济发展和社会建设提供着强大的推动力。但同时，恶劣的海洋环境对基础设备、构件的腐蚀也为人类带来了巨大损害。为解决这一问题，在金属表面构建涂层的方法是可行之举，尤其是近年来发展的自修复涂层，更是有着卓越的防腐蚀效果，适合在含盐量高、电导率高的海水中防护金属设施。智能自修复涂层还可以通过光、电、热、磁、酶等外界刺激快速做出响应，促使受损区域的涂层熔融而修复损伤涂层，其优越的防护性能可克服恶劣的工作环境，使金属构件及设备得到有效保护。与其他响应相比，光热自修复涂层具有局部高精度、可控性强、修复快速等优势。但光热自修复涂层存在的局限性限制其工业应用，比如传统光热剂贵金属纳米颗粒成本高以及光热剂的分散性和均匀性会严重影响涂层的防护性能等问题。
静电纺丝纤维因其自组装、机械性能增强等优点，在作为模板负载光热剂方面具有巨大的优势。
因此发明一种基于静电纺丝纳米纤维的、低成本、易于制备、高负载和光热响应的自修复防腐涂层具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1、一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。
其中前体溶液由聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.1-2:0.1-2:1-10:1-10:0.1-2的比例配比而成；
将前体溶液注入静电纺丝装置的溶液通道，进行静电纺丝合成，即得纳米纤维填料；
将获得纳米纤维填料与有机涂料按照厚度比1:1-10比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72-108小时，获得自修复涂层。
2、一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，具体实现步骤如下：
1)前体溶液合成：将聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.1-2:0.1-2:1-10:1-10:0.1-2的比例称取，药品加入顺序分别是：
1.1)聚合物与溶剂混合，并在温度范围为20-30℃内，以200-800rmp的转速搅拌14-36小时；
1.2)之后再加入硝酸铜，在温度范围为20-30℃内，以200-800rmp的转速搅拌10-24小时；
2)静电纺丝工艺：将锡箔纸或铝箔纸按照合适的尺寸固定在滚筒接收器上，将前体溶液的注射器安装好，然后接通电源，进行静电纺丝，具体地：
2.1)设置平移距离60-140mm，推注装置前止点设零，注射器容量使用5-20mL，设置正电压20-35KV，负电压2-5KV，推注速率为0.05-5mm/min，接收速率80-120转/min，平移速度10-50mm/min，接收距离10-40cm；
2.2)纺丝2-10小时以后，可获得纳米纤维填料。
3)将获得纳米纤维填料与有机涂料按照厚度比1:1-10比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72-108小时，获得自修复涂层。
可选的，所述聚合物1为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚（甲基丙烯酸甲酯）、聚己内酯中的一种。
可选的，所述聚合物2为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯）、聚己内酯中的一种。
可选的，所述溶剂1为甲醇、丙酮、乙醇、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺中的任意一种或几种。
可选的，所述溶剂2为甲醇、丙酮、乙醇、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺中的任意一种或几种。
可选的，有机涂料为改性环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂中的任意一种。
本发明的一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，与现有技术相比所产生的有益效果是：
1、本发明提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法。本发明以静电纺丝纳米纤维为模板，光热剂羟基硝酸铜纳米颗粒通过自组装，修饰在纳米纤维表面，解决光热剂在有机涂层中因表面张力而团聚的问题。
2、实验表明，本发明所合成的纳米纤维添加到有机涂层中可以增强涂层的防腐性能。
3、本发明的纳米纤维可以添加在有机涂料中，设计开发成光热响应自修复涂层，实现破损涂层的快速修复。在海洋应用防腐涂料中具有广阔的应用前景和市场价值。
附图说明
附图1是本发明实施例一合成的PVB/PVP-Cu2(OH)3NO3纳米纤维的扫描电镜照片；
附图2是本发明实施例一合成的PVB/PVP-Cu2(OH)3NO3纳米纤维与Cu2(OH)3NO3标准卡片的XRD对比图；
附图3是本发明实施例一制备的光热自修复涂层，破损涂层在模拟太阳光照射修复前后的扫描电镜照片；
附图4是本发明实施例二合成的PAN/PVP-Cu2(OH)3NO3纳米纤维的扫描电镜照片；
附图5是本发明实施例二制备光热自修复涂层在模拟太阳光照射100s后的红外温度成像图像；
附图6是本发明实施例三合成的PCL/PVP-Cu2(OH)3NO3纳米纤维的扫描电镜照片；
附图7是本发明实施例三合成的光热自修复涂层在模拟太阳光照射100s后的红外温度成像图像；
附图8是本发明实施例四合成的纳米纤维-丙烯酸涂层在1.5W/cm2模拟太阳光照射100s后的红外温度成像图像；
附图9是本发明实施例四合成的纳米纤维-丙烯酸涂层，破损涂层在模拟太阳光照射修复前后的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。
其中前体溶液由聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.1-2:0.1-2:1-10:1-10:0.1-2的比例配比而成；
将前体溶液注入静电纺丝装置的溶液通道，进行静电纺丝合成，即得纳米纤维填料；
将获得纳米纤维填料与有机涂料按照厚度比1:1-10比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72-108小时，获得自修复涂层。
本发明另提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，具体实现步骤如下：
1)前体溶液合成：将聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.1-2:0.1-2:1-10:1-10:0.1-2的比例称取，药品加入顺序分别是：
1.1)聚合物与溶剂混合，并在温度范围为20-30℃内，以200-800rmp的转速搅拌14-36小时；
1.2)之后再加入硝酸铜，在温度范围为20-30℃内，以200-800rmp的转速搅拌10-24小时；
2)静电纺丝工艺：将锡箔纸或铝箔纸按照合适的尺寸固定在滚筒接收器上，将前体溶液的注射器安装好，然后接通电源，进行静电纺丝，具体地：
2.1)设置平移距离60-140mm，推注装置前止点设零，注射器容量使用5-20mL，设置正电压20-35KV，负电压2-5KV，推注速率为0.05-5mm/min，接收速率80-120转/min，平移速度10-50mm/min，接收距离10-40cm；
2.2)纺丝2-10小时以后，可获得纳米纤维填料。
3)将获得纳米纤维填料与有机涂料按照厚度比1:1-10比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72-108小时，获得自修复涂层。
其中步骤1)中所述聚合物1为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚（甲基丙烯酸甲酯）、聚己内酯中的一种。
其中步骤1)中所述聚合物2为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯）、聚己内酯中的一种。
其中步骤1)中所述溶剂1为甲醇、丙酮、乙醇、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺中的任意一种或几种。
其中步骤1)中所述溶剂2为甲醇、丙酮、乙醇、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺中的任意一种或几种。
其中步骤3)中所述有机涂料为环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、醇酸树脂涂料、丙烯酸树脂涂料中的任意一种。
实施例一
本发明提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。
具体步骤如下：
1)前体溶液合成：将聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.5:0.5:5:5:1的比例称取，药品加入顺序分别是：
1.1)在5mL乙醇和5mL N，N二甲基甲酰胺（DMF）混合溶液中加入0.5g聚乙烯醇缩丁醛，0.5g聚乙烯吡咯烷酮，在温度25℃下，以400rmp的转速搅拌24小时；
1.2)之后再加入硝酸铜1g，在25℃温度下，以400rmp的转速搅拌10小时；
2)静电纺丝合成：将锡箔纸按照合适的尺寸固定在滚筒接收器上，将前体溶液的注射器安装好，然后接通电源，进行静电纺丝，具体地：
2.1)设置平移距离60mm，推注装置前止点设零，注射器容量使用5mL，设置正电压25KV，负电压4KV，推注速率为0.08mm/min，接收速率100转/min，平移速度40mm/min，接收距离20cm；
2.2)纺丝3小时以后，可获得纳米纤维填料PVB/PVP-Cu2(OH)3NO3。
3)将获得纳米纤维填料与混合环氧树脂按照厚度比1:5比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72小时，获得光热自修复涂层。
4)使用手术刀在光热自修复涂层表面制造宽50μm的划痕。
对上述获得纳米纤维与自修复涂层进行表征测试：
上述纳米纤维的扫描电镜照片如图1所示，纤维表面均匀生长羟基硝酸铜纳米(Cu2(OH)3NO3)颗粒，纤维形貌均匀，纳米颗粒平均粒径约为708nm。
上述纳米纤维与Cu2(OH)3NO3标准卡片的XRD对比图如图2所示，通过与Cu2(OH)3NO3标准卡片的对比可以证实Cu2(OH)3NO3纳米颗粒已经负载在纳米纤维上。
合成的光热自修复涂层在1.5W/cm2模拟太阳光照射100s后，破损涂层修复的扫描电镜照片如图3所示。由于Cu2(OH)3NO3纳米颗粒在光照下可以直接将光能转化为热量，因此，涂层破损后，经过模拟太阳光照射表现出优异的光热自修复性能。
实施例二
本发明另提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。
具体步骤如下：
1)前体溶液合成：将聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.5:0.5:5:5:1的比例称取，药品加入顺序分别是：
1.1)在5mL乙醇和5mL N，N二甲基甲酰胺混合溶液中加入0.5g聚丙烯腈，0.5g聚乙烯吡咯烷酮，在温度25℃下，以450rmp的转速搅拌24小时；
1.2)之后再加入硝酸铜1g，在25℃温度下，以500rmp的转速搅拌12小时；
2)静电纺丝合成：将锡箔纸按照合适的尺寸固定在滚筒接收器上，将前体溶液的注射器安装好，然后接通电源，进行静电纺丝，具体地：
2.1)设置平移距离60mm，推注装置前止点设零，注射器容量使用10mL，设置正电压26KV，负电压3.5KV，推注速率为0.07mm/min，接收速率100转/min，平移速度40mm/min，接收距离20cm；
2.2)纺丝2.5小时以后，可获得纳米纤维填料PAN/PVP-Cu2(OH)3NO3。
3)将获得纳米纤维填料与混合环氧树脂按照厚度比1:5比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72小时，获得自修复涂层。
对上述获得纳米纤维与自修复涂层进行表征测试：
上述纳米纤维的扫描电镜照片如图4所示，纤维表面均匀生长纳米颗粒，纤维形貌均匀，纳米颗粒平均粒径约为850nm。
合成的光热自修复涂层在1.5W/cm2模拟太阳光照射100s后的红外温度成像图像如图5所示。图5红外成像图像表明，通过模拟太阳光照射， Cu2(OH)3NO3纳米颗粒在光照下可以直接将光能转化为热量，热量主要分布在被照射部位附近，涂层温度最高可以达到53.7℃。
实施例三
本发明另提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。
具体步骤如下：
1)前体溶液合成：将聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.5:0.5:5:5:1的比例称取，药品加入顺序分别是：
1.1)在5mL乙醇和5mL N，N二甲基甲酰胺混合溶液中加入0.5g聚己内酯，0.5g聚乙烯吡咯烷酮，在温度28℃下，以600rmp的转速搅拌24小时；
1.2)之后再加入硝酸铜1g，在28℃温度下，以600rmp的转速搅拌12小时；
2)静电纺丝合成：将锡箔纸按照合适的尺寸固定在滚筒接收器上，将前体溶液的注射器安装好，然后接通电源，进行静电纺丝，具体地：
2.1)设置平移距离60mm，推注装置前止点设零，注射器容量使用10mL，设置正电压28KV，负电压4KV，推注速率为0.1mm/min，接收速率100转/min，平移速度40mm/min，接收距离20cm；
2.2)纺丝3小时以后，可获得纳米纤维填料PCL/PVP-Cu2(OH)3NO3。
3)将获得纳米纤维填料与混合环氧树脂按照厚度比1:5比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72小时，获得自修复涂层。
对上述获得纳米纤维与自修复涂层进行表征测试：
上述纳米纤维的扫描电镜照片如图6所示，纤维表面均匀生长纳米颗粒，纤维形貌均匀，纳米颗粒平均粒径约为957nm。
合成的光热自修复涂层在1.5W/cm2模拟太阳光照射100s后的红外温度成像图像如图7所示。图7红外成像图像表明，通过模拟太阳光照射，Cu2(OH)3NO3纳米颗粒在光照下可以直接将光能转化为热量，热量主要分布在被照射部位附近，涂层温度最高可以达到51.7℃。
实施例四
本发明提供一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成。
具体步骤如下：
1)前体溶液合成；将聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.5:0.5:5:5:1的比例称取，药品加入顺序分别是：
1.1)在5mL乙醇和5mL N，N二甲基甲酰胺混合溶液中加入0.3g聚乙烯醇缩丁醛，0.7g聚乙烯吡咯烷酮，在温度25℃下，以400rmp的转速搅拌24小时；
1.2)之后再加入硝酸铜1g，在25℃温度下，以400rmp的转速搅拌10小时；
2)静电纺丝合成：将锡箔纸按照合适的尺寸固定在滚筒接收器上，将前体溶液的注射器安装好，然后接通电源，进行静电纺丝，具体地：
2.1)设置平移距离60mm，推注装置前止点设零，注射器容量使用5mL，设置正电压26KV，负电压3.5KV，推注速率为0.06mm/min，接收速率100转/min，平移速度40mm/min，接收距离20cm；
2.2)纺丝3小时以后，可获得纳米纤维填料PVB/PVP-Cu2(OH)3NO3。
3)将获得纳米纤维填料与丙烯酸树脂按照厚度比1:5比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72小时，获得光热自修复涂层。
4)使用手术刀在光热自修复涂层表面制造宽50μm的划痕。
对上述获得自修复涂层进行表征测试：
合成的纳米纤维-丙烯酸涂层在1.5W/cm2模拟太阳光照射100s后的红外温度成像图像如图8所示。图8红外成像图像表明，模拟太阳光照射100s后，复合涂层表面温度上升到55.1℃。
合成的纳米纤维-丙烯酸涂层在1.5W/cm2模拟太阳光照射100s后，破损涂层修复的扫描电镜照片如图9所示。由于Cu2(OH)3NO3纳米颗粒在光照下可以直接将光能转化为热量，从而促进丙烯酸树脂熔融进而修复破损涂层。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (7)

1.一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，该涂层由具有光热响应的纳米纤维填料和有机树脂组成：
其中前体溶液由聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.1-2:0.1-2:1-10:1-10:0.1-2的比例配比而成；
将前体溶液注入静电纺丝装置的溶液通道，进行静电纺丝合成，即得纳米纤维填料；
将获得纳米纤维填料与有机涂料按照厚度比1:1-10比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72-108小时，获得自修复涂层。
2.一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，具体实现步骤如下：
1)前体溶液合成：将聚合物1、聚合物2、溶剂1、溶剂2、硝酸铜按照质量比0.1-2:0.1-2:1-10:1-10:0.1-2的比例称取，药品加入顺序分别是：
1.1)聚合物与溶剂混合，并在温度范围为20-30℃内，以200-800rmp的转速搅拌14-36小时；
1.2)之后再加入硝酸铜，在温度范围为20-30℃内，以200-800rmp的转速搅拌10-24小时；
2)静电纺丝工艺：将锡箔纸或铝箔纸按照合适的尺寸固定在滚筒接收器上，将前体溶液的注射器安装好，然后接通电源，进行静电纺丝，具体地：
2.1)设置平移距离60-140mm，推注装置前止点设零，注射器容量使用5-20mL，设置正电压20-35KV，负电压2-5KV，推注速率为0.05-5mm/min，接收速率80-120转/min，平移速度10-50mm/min，接收距离10-40cm；
2.2)纺丝2-10小时以后，可获得纳米纤维填料；
3)将获得纳米纤维填料与有机涂料按照厚度比1:1-10比例混合配比，涂布在金属基体表面，室温下干燥72-108小时，获得自修复涂层。
3.根据权利要求1或2所述的一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，步骤1)中所述聚合物1为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚（甲基丙烯酸甲酯）、聚己内酯中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，步骤1)中所述聚合物2为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯）、聚己内酯中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，步骤1)中所述溶剂1为甲醇、丙酮、乙醇、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，步骤1)中所述溶剂2为甲醇、丙酮、乙醇、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺中的任意一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法，其特征在于，所述有机涂料为改性环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂中的任意一种。
CN202210236043.4A 2022-03-11 2022-03-11 一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法 Active CN114618760B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210236043.4A CN114618760B (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210236043.4A CN114618760B (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114618760A true CN114618760A (zh) 2022-06-14
CN114618760B CN114618760B (zh) 2023-05-30

Family

ID=81902321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210236043.4A Active CN114618760B (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114618760B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116218345A (zh) * 2023-04-19 2023-06-06 中国海洋大学 一种光热纳米异质结及其自修复防腐涂料制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008013873A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Teijin Techno Products Ltd ナノファイバー不織布及びその製造方法
CN102409484A (zh) * 2011-08-30 2012-04-11 嘉兴学院 一种改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纤维素纳米纤维膜的制备方法
CN104372525A (zh) * 2014-12-03 2015-02-25 北京航空航天大学 一种高透明的柔性中空金属纳米纤维膜及其制备方法
US20160095265A1 (en) * 2013-05-21 2016-03-31 Korea Institute Of Industrial Technology Electromagnetic wave shielding sheet comprising carbon composite fiber manufactured by electrospinning and method for manufacturing same
CN113097496A (zh) * 2021-02-25 2021-07-09 东华大学 具有复合纳米纤维保护层的锌负极及其制备、应用
CN113930859A (zh) * 2021-10-29 2022-01-14 中国海洋大学 一种多功能核壳自修复静电纺丝材料及其合成方法与应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008013873A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Teijin Techno Products Ltd ナノファイバー不織布及びその製造方法
CN102409484A (zh) * 2011-08-30 2012-04-11 嘉兴学院 一种改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纤维素纳米纤维膜的制备方法
US20160095265A1 (en) * 2013-05-21 2016-03-31 Korea Institute Of Industrial Technology Electromagnetic wave shielding sheet comprising carbon composite fiber manufactured by electrospinning and method for manufacturing same
CN104372525A (zh) * 2014-12-03 2015-02-25 北京航空航天大学 一种高透明的柔性中空金属纳米纤维膜及其制备方法
CN113097496A (zh) * 2021-02-25 2021-07-09 东华大学 具有复合纳米纤维保护层的锌负极及其制备、应用
CN113930859A (zh) * 2021-10-29 2022-01-14 中国海洋大学 一种多功能核壳自修复静电纺丝材料及其合成方法与应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TONG WU,ET AL.: "Incorporation of gold nanocages into electrospun nanofibers for efficient water evaporation through photothermal heating", 《MATERIALS TODAY ENERGY》 *
陈雪: "聚丙烯腈/铜纳米复合纤维的制备与表征", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116218345A (zh) * 2023-04-19 2023-06-06 中国海洋大学 一种光热纳米异质结及其自修复防腐涂料制备方法和应用
CN116218345B (zh) * 2023-04-19 2024-04-26 中国海洋大学 一种光热纳米异质结及其自修复防腐涂料制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114618760B (zh) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103113786B (zh) 一种石墨烯导电油墨及其制备方法
CN102034877A (zh) 一种太阳能电池用导电浆料及其制备方法
CN105462244A (zh) 一种选择性激光烧结用碳纤维增强尼龙复合微粉的制备方法
CN113930859B (zh) 一种多功能核壳自修复静电纺丝材料及其合成方法与应用
CN1285650C (zh) 聚合物/碳纳米管复合梯度膜的制备方法
CN110373087A (zh) 一种水性光响应自修复涂层材料及其制备方法
CN106297956A (zh) 一种晶体硅太阳能电池用正银浆料及其制备方法
CN114618760B (zh) 一种光热响应纳米纤维自修复涂层及其制备方法
CN109666370B (zh) 一种含有石墨烯的导电防腐涂料及其制备方法
CN113025125B (zh) 一种用于rfid电子标签的石墨烯导电油墨及其制备方法
CN106832183A (zh) 一种石墨烯改性阴极聚氨酯电泳树脂及其电泳漆组合物
Al-Nami et al. Preparation of photoluminescent and anticorrosive epoxy paints immobilized with nanoscale graphene from sugarcane bagasse agricultural waste
CN103474128B (zh) 一种制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池的方法
CN108530661A (zh) 一种超疏水电热环氧树脂复合材料及其制备与自修复方法
CN101838014A (zh) 狼牙棒状纳米结构硫化锌及其制备方法
CN107286757A (zh) 一种涂布液、集电体及其制备方法
CN105694619A (zh) 一种薄型钢结构防火防辐射涂料
CN111849275B (zh) 一种水性双组份电热涂料的制备方法及其应用
CN1843766A (zh) 一种热敏磁记录纸
CN109575734B (zh) 一种防火防腐涂料及其制备方法
CN113861800B (zh) 一种太阳光驱动自修复涂料、涂层及其制备方法
CN110862722A (zh) 一种光/热驱动自修复防腐涂层材料及其制备方法和应用
CN112194954A (zh) 石墨烯环氧富锌涂料
CN115678384A (zh) 一种水性树脂涂料组合物及其制备方法
CN109735170A (zh) 一种快速烘干型二次印刷用正面银浆专用有机载体

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant