[發明專利]一種高性能金屬防護納米涂層的制備方法

無效

• 申請號: 200910024505.0
• 申請日: 2009-02-18
• 公開（公告）號: CN101486869A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 孟祥康;陸洪彬;胡勇;顧敏豪;唐少春;朱少鵬;陸海鳴;操振華;李平云
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C09D133/08
• 分類號: C09D133/08;C09D5/08;C09D163/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 湯志武;王鵬翔

技術領域

本發明涉及一種高性能金屬防護納米涂層的制備方法，特別涉及一種金屬防護納米涂料的配制、涂裝，及該涂料在金屬防護領域中的應用。?

背景技術

金屬材料是最重要的工程材料之一，廣泛應用于國民經濟建設的各個領域。在實際應用中，由于環境中的各種酸、堿、鹽腐蝕以及潮濕環境的侵蝕作用，金屬材料將失去原有的光澤和美感，表觀性能遭受嚴重破壞。伴隨腐蝕向金屬基體內部蔓延和腐蝕程度的加劇，金屬材料將喪失原有的完整結構和優良性能，最終釀成安全事故。雖然提前更換已經銹蝕的金屬材料能夠降低安全風險，但是，頻繁更換金屬材料又將造成極大的資源、能源浪費。據2003年出版的《中國腐蝕調查報告》報道，中國石油工業的金屬腐蝕損失約100億人民幣/年，汽車工業的金屬損失約300億人民幣/年，化學工業的金屬損失也約為300億人民幣/年。金屬腐蝕帶來的損失非常嚴重，因此，如何合理的使用和保護金屬材料，防止或減弱對金屬材料的腐蝕，延長金屬材料的服役時間，對國民經濟的可持續發展具有積極意義。?

金屬或合金的腐蝕，主要是化學作用或電化學作用引起的破壞，有時還同時包含機械、物理或沖刷的破壞作用。由于腐蝕和破壞作用都最先產生于金屬基體的表面，因而，金屬材料的防護很大程度上受制于其表面處理和保護技術。金屬表面涂層技術就是通過在金屬基體表面和腐蝕介質之間建立一道人工屏障——涂層來達到阻止和延緩金屬腐蝕和破壞的目的。目前，金屬的防腐蝕涂層主要有三大類：第一、金屬的陽極保護涂層，即在某種金屬表面鍍覆一種電極電位較低的金屬材料，在腐蝕環境中電位較低的金屬材料首先被腐蝕而起到一種保護作用(如：鋼鐵表面鍍覆金屬鋅、鉻等金屬)；第二、金屬的陽極保護涂層，即在金屬表面鍍覆一種電位較高的耐腐蝕金屬材料，在腐蝕環境中將低電位金屬完全包覆，把低電位金屬與腐蝕性物質隔絕開來(如：鋼鐵表面鍍銅)；第三、金屬表面的非金屬涂層，即在金屬表面涂覆有機、無機或有機-無機復合涂層，將易于腐蝕的金屬基體與腐蝕性物質完全隔絕，從而達到有效避免金屬材料基體腐蝕和破壞的目的。前兩類涂層都需要采用化學電鍍工藝，不但工藝復雜、能耗高、成本高，而且生產過程中還有可能產生大量有毒致癌物質，因而這兩類防腐涂層的應用正逐步受到限制。而基于非金屬涂層的有機-無機納米防護涂層技術是近十多年興起的一項新技術。它不但綜合了有機涂層附著力高、柔韌性好以及無機涂層硬度高、耐久性好的優良特性，對金屬材料基體具有更強的防護作用，而且對基體金屬的適應性強，制造工藝簡單，工業化成本低。?

有機-無機納米防護涂層中的無機增強相的選擇極為關鍵。納米氧化物俗是一類極其重要的無機新材料，廣泛應用于橡膠、塑料、電子、涂料、陶(搪)瓷、顏料、膠粘劑、化妝品、玻璃鋼、化纖、有機玻璃、環保等諸多領域。納米氧化物作為有機-無機金屬防護納米涂料的重要填料能顯著改善涂膜硬度、耐刮傷性、拉伸強度及耐候性等性能。但是，由于納米氧化物粒徑很小，比表面積較大，分子間引力和靜電引力也相當高，極易相互吸附而引發團聚。因此，如果要充分發揮其在改善涂膜硬度、耐刮傷性、拉伸強度、耐腐蝕和耐候性方面的重要作用，就必須解決納米氧化物在有機樹脂中的分散問題。?

當前，對于金屬防護納米涂料的生產和研究(可參閱中國專利CN1403516，CN1401718)絕大部分仍采用共混工藝，即所有原料在樹脂體系中通過簡單混合制成涂料。這種方法雖然工藝簡單，但涂料中納米粒子分散均勻性差，涂料的性能難以得到提升。雖有研究通過水解氧化物前驅物原位生成改性氧化物凝膠樹脂來制備納米防護涂料(可參閱中國專利CN101307194)，但這也僅局限于無機氧化物相的原位制備，并且這種方法的工業化瓶頸在于所生成的納米氧化物的表面改性非常困難。目前，許多納米氧化物顆粒的生產和表面改性已經實現了商業化，但對于直接將表面親油的納米氧化物顆粒在稀釋劑中預分散，然后在該懸浮液中通過原位聚合生成丙烯酸樹脂，再與環氧樹脂、稀釋劑和助劑混合球磨配制納米氧化物-丙烯酸-環氧樹脂涂料，最后將該涂料涂裝于清潔的金屬基材表面，經加熱固化制成高性能金屬防護納米涂層的制備方法未見報道。?

本發明在上述技術背景下，提出一種新的高性能金屬防護納米涂層的制備方法，以提高納米氧化物在有機樹脂網絡中的分散度，提升金屬納米涂料的防護性能。?

發明內容

本發明的目的在于：提供一種新的高性能金屬防護納米涂層的制備方法，以提高納米氧化物在有機樹脂網絡中的分散度，提升金屬納米涂料的防護性能。?