[發明專利]一種改性氮化硅防腐涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201710309434.3
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107033738B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 陳守剛;張永興;李航
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/08;C09D7/62
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 王鐸

本發明公開了一種改性氮化硅防腐涂層的制備方法。首先，將氮化硅粉末進行預處理；再用硅烷偶聯劑對氮化硅粉末進行處理，干燥后得到表面改性氮化硅粉末；之后，將改性后的氮化硅粉末按一定比例與環氧樹脂、聚酰胺固化劑、溶劑混合，球磨，使填料混合均勻；最后將球磨好的涂料涂刷在金屬基體表面，干燥、固化得到防腐涂層。在3.5％wt NaCl中性電解質溶液中進行電化學測試和附著力測試，與環氧樹脂及未改性氮化硅涂層相比改性氮化硅涂層極大的提高了低頻阻抗模值和附著力強度。本發明的改性氮化硅防腐蝕涂層制備方法操作簡單，對金屬基體有著更持久、穩定的保護效果，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及金屬構件防腐涂層技術領域，尤其涉及一種長效耐腐蝕涂層的制備方法。

背景技術

隨著海洋資源的開發，各種結構的金屬構件得到了廣泛的應用，但是在應用過程中存在著嚴重的腐蝕問題，造成了大量的經濟損失。據不完全統計，我國每年因金屬結構器件腐蝕造成的經濟損失占國民生產總值的2%-4%。隨著環境問題的凸顯，鋼鐵材料使用領域和使用量的不斷擴大，腐蝕造成的損失量也將不斷提高。因此，采取正確有效的金屬防護技術和措施，減緩和控制腐蝕破壞的發生，具有十分重要的意義。

為了減緩金屬構件腐蝕過程，延長產品的使用壽命，保證服役期間使用安全，人們運用了各種防腐蝕方法，如電化學保護、腐蝕介質處理和覆蓋層保護等。盡管這些方法能在一定程度上保護金屬免受腐蝕，但是它們工藝復雜、成本高昂，而且在深海條件下很難對金屬構件提供長效性保護。

有機涂層因其制備工藝簡單、成本低廉、可操控性強等優點，得到了各國研究者的青睞。單一的清漆涂層不能夠滿足實際應用環境的需求，這就需要在清漆涂層中添加各種功能的填料，增強對腐蝕環境的屏蔽作用，以提高涂層的耐腐蝕性能。Balaskas等人在環氧樹脂中添加TiO₂提高金屬的耐腐蝕性能（參見：Prog. Org. Coat. 69 (2010) 241-246、Prog. Org. Coat. 74 (2012) 418-426和Corros.Sci. 68 (2013) 101-110）；劉曉玲等人將氧化鐵添加到環氧樹脂中提高有機涂層的耐腐蝕性能（參見：Corros. Sci. 90 (2015)451-462、Corros. Sci. 90 (2015) 463-471、Corros. Sci. 51 (2009) 6-20和Prog.Org. Coat. 72 (2011) 315-320）。這些無機填料的添加雖然能夠提高金屬基體的耐腐蝕性能，但它們在環氧樹脂中的分散性較差，與環氧樹脂的相容性不好，容易造成表面缺陷、宏觀微孔，降低涂層的附著力強度及耐蝕性能。因而一些研究者期望通過在環氧樹脂中添加有機硅烷提高有機涂層的附著力，降低吸水率來提高涂層的耐腐蝕性能。胡吉明等人通過GPTMS硅烷偶聯劑改性環氧樹脂形成疏水的表面，提高涂層的耐腐蝕性能和附著力強度（參見：Corros. Sci. 48 (2006) 3731-3739和Prog. Org. Coat. 57 (2006) 439-443）；Jiang等人研究硅烷添加到有機涂層中腐蝕保護機理及附著力性能（參見：Corros. Sci.92 (2015) 118-126）。研究發現在環氧樹脂中添加單一的硅烷對金屬基體的保護是有限的，而且這類涂層往往涉及許多技術，過程較為復雜，腐蝕性離子仍然可以穿透涂層導致腐蝕的發生，很難對金屬基體提供長效性保護。

發明內容

針對上述方法的缺點，本發明的目的是提出一種結合無機填料和有機硅烷偶聯劑的改性氮化硅防腐涂層的制備方法，建立二者的聯系，充分利用各自的優點，提高有機涂層的附著力強度和長效耐腐蝕能力。

本發明采用硅烷偶聯劑對氮化硅粉末進行改性，改性之后的氮化硅粉末之間形成了部分共價鍵，與環氧樹脂之間的連接作用增強，提高了涂層的附著力。改性氮化硅粉末與環氧樹脂的相容性好，界面缺陷及宏觀微孔大大減少，有效阻止了腐蝕性離子的擴散，提高涂層的耐腐蝕性能。此外，由于硅烷的疏水特性，降低了涂層的吸水率，改性氮化硅粉末對腐蝕介質的屏蔽作用大大增強，最終形成耐腐蝕性能良好的改性氮化硅涂層。