本發明涉及無機材料、高分子材料有機涂層的合成，具體而言是涉及一種ti3c2tx@nife2o4及其自修復降噪防腐涂層的制備方法。

背景技術：

1、隨著工業化和城市化進程的加速，噪聲污染已成為全球性環境問題，嚴重影響人們的生活質量和身心健康。降噪涂層作為一種有效的噪聲控制手段，因其高效、經濟、易于施工等優點，已廣泛應用于汽車、海洋、家電、管道工程和工業機械等多個行業。然而傳統的降噪涂層在使用過程中容易因劃痕、磨損或環境因素導致損壞，特別是在海洋環境中會被海洋大氣或海水中的腐蝕介質逐漸滲透，從而降低其防腐性能和使用壽命，因此在遭到破壞后可以自行修復損傷的自修復防腐涂層的研發已成為前沿研究熱點之一。

2、光熱自修復涂層通過集成光熱材料，能夠在光照條件下觸發自修復機制，恢復涂層的完整性和防護性能。盡管光熱自修復涂層的研究取得了重要進展，但仍面臨一些挑戰，未來的研究應聚焦于以下幾個方向：優化光熱材料的結構和性能，進一步提高光熱轉換效率；開發低成本、高穩定性的制備工藝，以實現光熱自修復涂層的工業化應用；結合多種修復機制，提升涂層的自修復效率和長期防護能力。因此，發明一種以光熱填料為基礎、優異光熱自修復性能和降噪性能的防腐有機涂層迫在眉睫。

3、在此，我們提出了一種不同于以往任何已報道的光熱填料，通過水熱合成將ti3c2tx和半導體材料nife2o4復合，形成異質結構，可以有效分離光生載流子，延長其弛豫時間，從而提高光熱轉換效率。這種復合材料由于其特殊的微觀結構，能夠提高涂層內部分子鏈間的摩擦，當聲波進入材料內部時，空氣分子受到摩擦和沾滯阻力，使空氣產生振動，從而使聲能轉化為機械能，最后因摩擦而轉變為熱能被耗散。

技術實現思路

1、根據現有技術的不足，本發明提供了一種ti3c2tx@nife2o4的簡單水熱合成方法，本發明的創新點主要在以下幾個方面：

2、1、本發明合成的ti3c2tx@nife2o4具有三明治結構，nife2o4為芯夾在ti3c2tx片層中，nife2o4內部空腔改善了阻抗匹配，增加了聲波在材料內部的反射和散射，ti3c2tx的層狀結構可以增大基體與填料、填料與填料之間的摩擦以增強黏滯損耗，進而改善阻尼降噪性能。

3、2、本發明通過構建異質結構，解決了半導體光熱材料由于光生電子和空穴利用率低、光生電子傳輸效率低而引起的光熱轉換性能欠佳的問題。

4、3、通過引入動態二硫鍵等其他共價鍵，為聚氨酯基體提供自修復性能，提升涂層的長效防腐性能，同時二硫鍵的斷裂重組帶動分子鏈運動，改善涂層的阻尼降噪性能。

5、為實現上述技術目的，本發明通過以下技術手段實現：

6、1、本發明提供一種ti3c2tx@nife2o4及其自修復降噪防腐涂層，該涂層由ti3c2tx@nife2o4復合材料和聚氨酯基體按照質量比0.01-0.05:1的比例混合而成；

7、其中ti3c2tx@nife2o4復合材料具有三明治結構，由ti3c2tx和nife2o4按照質量比0.1-0.5:1的比例配比合成；

8、其中聚氨酯基體由聚酯二元醇、二異氰酸酯、二硫化物按照摩爾比1:1.25-2:0.25-1的比例加成聚合而成。

9、2、本發明另提供一種ti3c2tx@nife2o4及其自修復防腐涂層制備方法，具體實現步驟如下：

10、1)ti3c2tx@nife2o4合成：將ti3c2tx和nife2o4按照質量比0.1-0.5:1的比例合成ti3c2tx@nife2o4復合材料，順序為：

11、1.1)ti3c2tx合成：采用酸刻蝕法合成ti3c2tx，順序為：

12、1.1.1)將1.5g氟化鋰加入到20ml鹽酸溶液中，在室溫下攪拌以200-800rpm的轉速攪拌10-30分鐘；

13、————————————————————————————————1.1.2)在40℃水浴中，將1g?ti3alc2粉末緩慢地加入到上述溶液中，連續攪拌24-72小時；

14、1.1.3)用去離子水將反應后的溶液在3500rpm的轉速下離心以收集沉淀物，重復此過程，直至上清液的ph值接近7.0。最后，通過冷凍干燥24h得到ti3c2tx；

15、1.2)ti3c2tx@nife2o4合成：將ti3c2tx和nife2o4按照質量比0.1-0.5:1的比例進行水熱反應合成ti3c2tx@nife2o4，具體地：

16、1.2.1)按比例稱取ti3c2tx超聲分散到60ml去離子水中，形成均勻的溶液；

17、1.2.2)按比例依次稱取六水合硝酸鎳、九水合硝酸鐵和葡萄糖加入上述溶液中，以200-800rpm的轉速攪拌5-30分鐘，混合均勻后轉移至聚四氟乙烯內襯高壓釜在140-200℃的溫度范圍內保溫9-18小時，分別用去離子水和乙醇洗滌數次，在60℃下真空干燥12小時；

18、2)聚氨酯基體合成：將聚酯二元醇、二異氰酸酯、二硫化物按照摩爾比1:1.25-2:0.25-1的比例稱取，具體操作步驟為：

19、2.1)將聚酯二元醇加入三頸燒瓶中，加熱至100℃，抽取真空2小時以排出水分；

20、2.2)降溫至70℃，將溶劑、二異氰酸酯和催化劑滴加至三頸燒瓶中，以300-800rpm攪拌1-3小時；

21、2.3)升溫至80℃，將二硫化物溶解在溶劑中，超聲處理5-10分鐘，然后滴加至三頸燒瓶中，以300-800rpm的轉速繼續攪拌3-6小時；

22、3)自修復降噪防腐涂層制備：按照ti3c2tx@nife2o4和聚氨酯基體質量比為0.01-0.05:1的比例，將ti3c2tx@nife2o4加入到上述聚氨酯體系中，利用機械攪拌器進行攪拌，攪拌0.5-2小時。

23、可選的，所述聚酯二元醇為聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚碳酸酯二醇、聚己內酯二醇中的任意一種或幾種；

24、可選的，所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異弗爾酮二異氰酸酯、己二醇二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、————————————————————————————————六亞甲基二異氰酸酯中的任意一種或幾種；

25、可選的，所述二硫化物為雙(2-羥乙基)二硫化物、雙(10-羥基癸烷基)二硫化物、4,4'-二氨基二苯二硫醚、雙(11-羥基十一烷基)二硫化物、雙(4-(羥基甲基)苯基)二硫化物、二烯丙基二硫化物中的任意一種或幾種；

26、可選的，所述溶劑為四氫呋喃、丙酮、二氯甲烷、甲苯、二甲基甲酰胺、乙醚、二甲基乙酰胺中的任意一種；

27、可選的，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、二丁基錫、四丁基錫、辛酸亞錫、氯化三丁基錫中的任意一種。

28、2、本發明還提供一種ti3c2tx@nife2o4及其自修復降噪防腐涂層的應用，將上述合成的自修復防腐涂層涂覆于金屬基材上，60℃下固化12-24小時，冷卻至環境溫度最終獲得防腐有機涂層。

29、本發明的一種ti3c2tx@nife2o4及其自修復降噪防腐涂層的制備方法與現有技術相比所產生的有益效果是：

30、1、本發明合成的ti3c2tx@nife2o4具有三明治結構，nife2o4為芯夾在ti3c2tx片層中，nife2o4內部空腔改善了阻抗匹配，增加了聲波在材料內部的反射和散射，ti3c2tx的層狀結構可以增大基體與填料、填料與填料之間的摩擦以增強黏滯損耗，進而改善阻尼降噪性能。

31、2、本發明通過構建異質結構，解決了半導體光熱材料由于光生電子和空穴利用率低、光生電子傳輸效率低而引起的光熱轉換性能欠佳的問題。

32、3、本發明將動態二硫鍵引入聚氨酯基體，同時利用動態二硫鍵和可逆氫鍵為聚氨酯基體提供自修復性能，從而提升涂層的長效防腐性能。可逆動態鍵的斷裂-重組可以帶動聚氨酯分子鏈的運動，增大分子鏈之間的摩擦，提高涂層對聲音的耗散能力。

33、4、經實驗表明，發明成功制備出的ti3c2tx@nife2o4，與聚氨酯基材相結合，構筑成一種復合型涂層，該涂層展現出了卓越的降噪能力，同時還具備多次循環光熱自修復的特性，有效攻克了傳統涂層難以持久防護的難題，在海洋防腐涂層領域展現出巨大的發展潛力與商業價值。