[發(fā)明專利]耐腐蝕自清潔涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110235127.8
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102390936A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘偉;胡亞微
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34;C04B41/53;C23C20/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有耐腐蝕性能的自清潔涂層的制備方法。

背景技術(shù)

在國民生產(chǎn)和生活中，各種材料被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。然而普通材料在正常使用過程中不可避免的會遭受到環(huán)境腐蝕和污染，從而影響材料的使用性能。因此，耐腐蝕和自清潔的涂層成為人們探討的焦點。近年來，已有文獻(xiàn)和專利報道利用制備超疏水表面的方法來減少材料表面和水的接觸，以實現(xiàn)材料的自清潔。此外，在潮濕或各種腐蝕性工作環(huán)境中，一些材料，尤其是金屬材料容易被腐蝕，從而影響材料的使用壽命，導(dǎo)致其不能正常發(fā)揮作用，也給使用者帶來很多不安全因素；同時，腐蝕性環(huán)境很容易影響超疏水表面的自清潔性能，導(dǎo)致其性能降低，帶來諸多不利因素。為了解決上述難題，人們一直致力于材料的表面防腐及超疏水表面的耐腐蝕問題，至今也取得了不少成果，獲得了很多比較有效的方法。

例如，申請?zhí)枮?00810056645.1，公告號為CN?101492829A的中國發(fā)明專利申請，公開了一種用于金屬防腐和自清潔表面的電化學(xué)制備方法。其是將金屬基體和金屬銅基體分別作為陰極和陽極置于全氟脂肪酸電解質(zhì)溶液中，在一定電壓下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，在作為陰極的金屬基體上沉積一層用于金屬防腐和自清潔功效的全氟脂肪酸銅表面。

申請?zhí)枮?00720117799.8，授權(quán)公告號為CN?201141502Y的中國發(fā)明專利，公開了一種自清潔防腐管道，該管道是由低表面能涂層和合金層復(fù)合而成，具有良好的防污性和極強的耐腐蝕性能。然而，上述方法僅對常用的金屬基體適用，而且申請者沒有對這種自清潔功效表面的耐腐蝕性能進(jìn)行研究。因此，開發(fā)一種適應(yīng)于多種金屬材質(zhì)基體并具有耐腐蝕性能的自清潔表面成為超疏水表面研究實用化的發(fā)展趨向，具有重大的實際應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種更廣泛適用于多種金屬材質(zhì)基體的耐腐蝕性能的自清潔涂層的制備方法。

本發(fā)明通過在材料基體表面制備超疏水自清潔涂層，在材料基體表面形成超疏水層，一方面可以使水滴容易將基體表面的灰塵帶走，從而實現(xiàn)基體表面的自清潔；另一方面，本發(fā)明在基體表面形成的超疏水涂層可以有效的將基體與環(huán)境中的腐蝕性物質(zhì)隔離開來，從而避免了腐蝕性物質(zhì)對材料基體，尤其是金屬材料基體的腐蝕，達(dá)到防腐的目的；再一方面，本發(fā)明在基體表面形成的超疏水涂層具有極強的耐腐蝕性能，經(jīng)苛刻的腐蝕條件環(huán)境中長時間腐蝕后，依然具有優(yōu)良的超疏水自清潔性能。

本發(fā)明是基于利用溶膠凝膠與熱固化的方法在基體表面形成具有微納米級粗糙結(jié)構(gòu)的涂層，經(jīng)表面接枝低表面能物質(zhì)后得到超疏水涂層。

一種具有耐腐蝕性能的自清潔涂層的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將基體材料的表面清洗、風(fēng)干；

(2)配制溶膠1，將溶膠1涂敷于基體材料表面，經(jīng)烘干、固化得到氧化物連接層；

(3)配制溶膠2，在溶膠2中加入固體納米顆粒形成懸浮液；

(4)將懸浮液涂敷于步驟(2)所得材料表面，經(jīng)烘干、固化得到涂層；

(5)將上述所得樣品表面經(jīng)低表面能物質(zhì)的溶液接枝處理后，干燥得到超疏水涂層，從而得到了具有耐腐蝕性能的自清潔涂層；

其中，溶膠1和溶膠2為氧化鈦溶膠、氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠、氧化鋯溶膠、鈦酸鋇溶膠或硅酸鋁溶膠。

以氧化物的濃度計，溶膠1中氧化物的濃度小于溶膠2中氧化物的濃度，所述的濃度是指質(zhì)量百分比。

溶膠2中加入的固體納米顆粒可以為氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氮化硅、碳化硅中的任意一種或它們的組合。

溶膠2中加入的固體納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于10％，所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指固體納米顆粒的質(zhì)量占懸浮液的質(zhì)量百分比。

溶膠2中加入的固體納米顆粒粒徑為10nm～1000nm。

溶膠2中可以含有粘合劑。

所述的低表面能物質(zhì)的溶液可以為含氟基硅烷的乙醇或異丙醇溶液。低表面能物質(zhì)的溶液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.1～5％，所述的接枝時間為10min～20h。

在步驟(2)和步驟(4)中，所述的固化溫度為300～1000℃，固化時間為30min～8h。

所述的基體為陶瓷、玻璃或金屬，且不受基體材料表面形狀的限制，都能獲得耐腐蝕性能的自清潔涂層。

所述的溶膠1和懸浮液可以通過噴涂、旋涂、刷涂或浸漬等方法，經(jīng)過1次或者多次制備于材料表面之上，以調(diào)控厚度，自清潔涂層厚度為100～10000nm。