[發明專利]一種金屬配合物-全氟聚醚油復相涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201410161874.5
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103938247A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 邱日;侯健;楊升升
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所青島分部
• 主分類號: C25D11/00
• 分類號: C25D11/00;B05D5/08;B05D7/24
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技術領域

本發明涉及防腐材料技術領域，尤其涉及一種金屬配合物-全氟聚醚油復相涂層的制備方法。

背景技術

每年有大量的金屬構件在海洋環境中由于受到海水的腐蝕而失效，對國民經濟造成巨大的損失，目前廣泛采用的海洋中金屬構件的防腐方法是在金屬表面涂裝耐蝕性涂層，由于大多數涂層直接暴露于苛刻的海洋環境中，隨著在海水中浸沒時間的增加，涂層與金屬基體表面的結合力減弱，部分涂層脫落，涂層失效，裸露的金屬與海水直接接觸構成大陰極小陽極的腐蝕體系，加速金屬的腐蝕，導致金屬構件失效。因此，金屬表面涂層的壽命以及耐蝕性直接決定了海洋工程結構在海水環境中服役時間的長短。

在實際服役環境下，單組分涂層并不能滿足金屬構件在實際服役條件下的防腐蝕需求，因此往往要求涂層具有多結構、多組分的復雜體系；海洋中金屬構件常用的防腐蝕方法是在在金屬表面涂裝防腐涂層作為底漆，以保護基底金屬不受海水腐蝕，在最外層則涂裝防污漆來保證海洋工程免受污損生物的附著，兩種涂層共同作用，保護金屬免受海水腐蝕以及生物污損；目前，開發經濟實用并且耐蝕效果優異的金屬防護涂層仍然是一個巨大的挑戰，一直是功能材料領域的研究熱點。

近年來，超疏水涂層材料的出現為金屬表面防腐蝕提供了新的思路，超疏水表面所形成的空氣膜層，能夠起到一定的防腐蝕效果，然而，這種超疏水表面本身存在一定局限性，主要表現在：一是超疏水表面的微納米級粗糙結構內留存的空氣膜層隔絕水相與疏水材料直接接觸，但是超疏水材料與水相的交界面并非是完美的空氣墊，與水相接觸的支撐點易成為腐蝕最先發生的活性位置；二是超疏水是一種亞穩態體系，隨著在水中浸泡時間的增加，由于擴散作用，空氣膜層內的空氣能夠逐漸溶于外在水相，最終空氣墊破壞或者消失，使得外界水溶液接觸疏水表面，超疏水作用失效，另外，由于疏水表面會發生局部失效反而會造成大陰極小陽極的腐蝕體系，加速金屬腐蝕，因此，普通超疏水結構并不能實現長效防腐蝕功能，阻礙了疏水材料在實際工程領域中的應用。

目前，基于疏水結構的復相涂層的研究為新型防腐蝕材料的制備提供了新的方法；2011年，哈佛大學的Aizenberg課題組在Nature上報道了基于高分子聚合物-潤滑油復相分層結構的制備，利用實驗證實其具有優良的防沾染特性，該課題組相繼在ACS?nano及?Proceedings?of?the?National?Academy?of?Sciences上報道了此類材料的防冰及防細菌附著的研究成果，此類材料在相關應用上展示出卓越的性能，但截至目前，尚未見有關于制備此類復相結構的涂層體系并應用于海洋環境防腐蝕領域的報道；在近期的報道中，Qiu和合作者對聚吡咯和全氟聚醚油復相涂層的防腐蝕效果進行了初期的嘗試，這對以疏水表面作為新型防腐蝕功能材料的研究起到了推動作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡單實用的金屬配合物-全氟聚醚油復相涂層的制備方法，在十四酸醇溶液中采用電解的方法在低合金鋼等金屬材料的表面制備金屬配合物以構造粗糙的疏水表面，通過注入全氟聚醚油對金屬配合物表面繼續平整化，形成具有自修復功能和高疏水性能的金屬配合物-全氟聚醚油復相涂層體系，實現金屬在海水環境中防腐蝕。

本發明采用如下技術方案：

本發明的金屬配合物-全氟聚醚油復相涂層的制備方法的具體步驟如下：

（1）電解質溶液配制：

稱取摩爾比為5-15:1的十四酸和高氯酸鋰，倒入無水乙醇溶液中，攪拌至十四酸和高氯酸鋰完全溶解，得到電解質溶液A；

（2）金屬配合物制備：?

在直流恒壓電源上采用電解制備工藝，以低合金鋼作為工作電極的基體材料，選取20-30V的穩定電壓，將低合金鋼材料在電解質溶液A中進行1-20h恒電位電解，在低合金鋼表面上制備十四酸-金屬配合物，電解結束后，將低合金鋼基體材料從電解質溶液中取出后用無水乙醇沖洗，去除試樣表面殘留的溶液，在氮氣中吹干，得到黑色的具有超疏水性質的金屬配合物B；

（3）平整化重構：

將步驟（2）得到的具有疏水性質的金屬配合物材料B用全氟聚醚油進行浸注處理后，得到以低合金鋼為基底的金屬配合物/全氟聚醚油復相材料涂層。

步驟（1）中，十四酸和高氯酸鋰的摩爾比優選為10:1。

步驟（2）中，所述的低合金鋼的面積為1×1cm²。

步驟（2）中，優選25V的穩定電壓。

步驟（2）中，優選將低合金鋼材料在電解質溶液A中進行15h恒電位電解。

步驟（3）中，所述的全氟聚醚油的粘度指數為150～400。