项目名称：防腐自修复涂层关键技术研究及应用
提名单位：四川轻化工大学
提名单位意见：
该项目在国家自然科学基金委、四川省科技厅等科研管理部门和成都虹润制漆有限公司的支持下，针对传统防腐涂层材料不可避免存在缺陷和损伤，难以进一步提高防腐性能的难题，基于屏蔽、缓蚀钝化防腐机理，设计制备防腐自修复涂层。主要通过创新设计集囊壁缓蚀作用、囊芯自愈合作用于一体的微胶囊结构，实现缓蚀、自愈合协同自修复作用，提高了防腐涂层的长效防护性能。研发了基于金属-有机框架结构材料的制备技术，反相乳液聚合法制备缓蚀剂微胶囊技术，解决了缓蚀剂引入导致涂层附着力下降的难题，使修复材料具备优良的屏蔽性能和长效缓蚀性能。开发了具有缓蚀作用的有机物修饰石墨烯等填料技术，提高了填料在涂料中的分散性和涂料的稳定性，增强了涂层的耐久性。该项目获授权国家发明专利5件、实用新型专利2件；参与制定行业标准2项，发表论文10篇，其中SCI收录5篇，中文核心5篇。项目研究成果成功转化，已建成2万吨/年防腐自修复功能材料生产装置，产品已在高铁、桥梁、风力发电等领域得到广泛应用，经济、社会、环境效益显著，具有良好的推广应用前景。
同意推荐申报2023年度中国腐蚀与防护学会科学技术奖一等奖。
项目简介：
材料腐蚀是不可避免的，腐蚀造成的巨大损失和危害受到越来越多关注。在包括钢结构在内的工业腐蚀防护领域，有机防腐蚀涂料因具有成本低、适用性强、施工方便等特点，是应用最为广泛且效果显著的防护措施。虽然我国防腐涂料相关企业数量多，但受技术壁垒因素制约，在一些关键领域所需产品仍以被国外企业垄断。内部缺陷和应用过程中的损伤是传统防腐涂层材料失效的诱因或根本原因，针对于此，本项目基于屏蔽、缓蚀钝化防腐机理，设计制备防腐自修复涂层，实现了高性能防腐材料的制备和应用。获得了主要创新性成果包括：
（1）针对传统防腐材料在制备过程中产生的微观缺陷和使用过程中由于外力作用造成的局部损坏而降低涂层的防护效果和使用寿命、加速基体的腐蚀的难题，创新设计集囊壁缓蚀作用、囊芯自修复作用于一体的微胶囊结构，采用反相乳液聚合法制备出缓蚀剂微胶囊，并用于防腐材料，实现缓蚀、自修复协同作用，提高了防腐涂层的长效防护性能。
（2）针对缓蚀剂在传统防腐材料分散性差、易团聚而导致涂层防腐效果短的难题，研发了基于金属-有机框架结构材料的自愈合涂层及制备技术，解决了缓蚀剂分散性不佳导致涂层附着力下降的技术难题，使修复材料具备优良的屏蔽性能和长效缓蚀性能。
（3）针对单一的片层无机填料在有机树脂中溶解性不高、分散性不好而造成有机涂料稳定性低、涂层防腐蚀性能差的缺点，设计了具有缓蚀作用的有机物对片层填料进行改性，合成了金属酞菁负载改性氧化石墨烯、聚苯胺表面改性鳞片石墨二维片层填料，并用于防腐涂料，解决了现有二维片层无机填料与有机树脂相容性低、涂层缓蚀性能差的现实问题，实现了涂料长期稳定存放、涂层的自修复长效防腐的目的。
该项目获授权国家发明专利5件、实用新型专利2件；参与制定行业标准2项，发表论文10篇，其中SCI收录5篇，中文核心5篇。
表1 核心技术专利情况
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类别 |
具体名称 |
国家 |
授权号 |
授权 日期 |
证书 编号 |
权利人 |
发明人 |
有效状态 |
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发明 专利 |
一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法及产品 |
中国 |
ZL201910091949.X |
2021.2.9 |
4246078 |
四川轻化工大学 |
张颖君，王兆华，崔学军，窦宝捷，李明桧，肖世彩，王希晨，何洪锐 |
授权 |
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发明 专利 |
一种MOF负载缓蚀剂的填料、自修复防腐蚀涂料及其制备方法 |
中国 |
ZL202011616153.0 |
2021.5.20 |
5171303 |
四川轻化工大学 |
李明田，董银霞，杨洁，崔学军，张颖君 |
授权 |
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发明 专利 |
氧化石墨烯负载金属酞菁防腐涂料 |
中国 |
ZL201610679211.1 |
2018.7.20 |
3004587 |
四川轻化工大学 |
李明田，崔学军，曾宪光，王莹，邹静，廖婷 |
授权 |
|
发明 专利 |
一种水性环氧富勒烯防腐涂料、制备方法 |
中国 |
ZL201810440482.0 |
2020.11.13 |
4092622 |
江拥 |
江拥，任明华 |
授权 |
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发明 专利 |
一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料及其制备方法 |
中国 |
ZL201810440756.6 |
2021.9.21 |
4691231 |
江拥 |
江拥，任明华 |
授权 |
|
实用 专利 |
一种高粘度的油漆搅拌釜 |
中国 |
ZL201821161869.4 |
2019.4.16 |
8728069 |
成都虹润制漆有限公司 |
江拥，杨汝良，余伟巨 |
授权 |
|
实用 专利 |
一种油漆分散装置 |
中国 |
ZL201821154354.1 |
2019.5.17 |
8854357 |
成都虹润制漆有限公司 |
江拥，杨汝良，余伟巨 |
授权 |
表2 科研论文
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编号 |
论文题目 |
作者 |
期刊名称 |
出版信息 |
期刊级别 |
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1 |
Effect of polyaniline/montmorillonite content on the corrosion protection of epoxy coating |
Yingjun Zhang，Yawei Shao，Qiumei Shi，Yanqiu Wang，Guozhe Meng，Ping Li |
Anti-Corrosion Methods and Materials |
2017, 64(1): 75-82 |
SCI |
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2 |
A study on corrosion protection of different polyaniline coatings for mild steel |
Yingjun Zhang, Yawei Shao, Xiaoling Liu, Chao Shi, Yanqiu Wang, Guozhe Meng, Xianguang Zeng, Yan Yang. |
Progress in Organic Coatings |
2017, 111: 240-247.
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SCI |
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3 |
Effect of Polyaniline and graphene oxide composite powders on the protective performance of epoxy coatings on magnesium alloy surfaces |
Yingjun Zhang, Shuai Xiao, Jiewen, Xinyu Liu, Baojie Dou，Liu Yang |
Coatings |
2022, 12, 1849 |
SCI |
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4 |
Cerium dioxide modified with fumaric acid as corrosion inhibitor for epoxy coatings on Q235 |
Dong Yinxia, Li Mingtian, Zhang Yingjun, Xie Chun, Pan Zhongwen. |
Anti-Corrosion Methods and Materials |
2022, 70(2): 59-68
|
SCI |
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5 |
Surface-modified cerium oxide as a corrosion inhibitor to enhance the performance of epoxy coatings |
Dong Yinxia, Zhang Yingjun, Xue-Jun Cui，Li Mingtian, Xie Chun, Pan Zhongwen. |
Anti-Corrosion Methods and Materials |
2023, 71(3): 125-130 |
SCI |
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6 |
氧化石墨烯负载铁酞菁涂层的制备及其防腐蚀性能 |
彭川, 李天予, 杨蓉, 张颖君, 王莹, 李明田, 崔学军 |
材料保护 |
2019, 52(1): 70-77 |
核心期刊 |
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7 |
酞菁铜二磺酸改性聚苯胺的制备及耐蚀性能 |
李小宝, 徐利, 刘怡宏, 廖婷, 李明田, 崔学军. |
中国腐蚀与防护学报 |
2016, 36(4): 306-312 |
核心期刊 |
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8 |
鳞片石墨对镁合金表面聚苯胺环氧涂层防护性能的影响 |
张颖君，李婷，窦宝捷，崔学军，邵亚薇，韩沁雯. |
表面技术 |
2021, 50(4): 304-312 |
核心期刊 |
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9 |
丙烯酸树脂的制备及其在环氧树脂涂层中的应用研究 |
李婷，张颖君，窦宝捷，王兆华，崔学军，何刚， |
塑料工业 |
2022, 50(2): 58-60 |
核心期刊 |
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10 |
聚苯胺与鳞片石墨含量对水性丙烯酸涂料防腐性能的影响 |
张颖君，林春兰，窦宝捷，王兆华，崔学军，何刚， |
涂料工业 |
2023, 53(1): 16-21 |
核心期刊 |
主要完成人：张颖君、李明田、江拥、崔学军、杨汝良、杨柳、杨飞、窦宝捷、娄三钢、尹迪
主要完成单位：四川轻化工大学、成都虹润制漆有限公司