[發明專利]負載緩蝕劑的介孔二氧化硅超疏水薄膜的制備方法及用途

有效

• 申請號: 201811248969.5
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109402693B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 胡吉明;徐俊波;趙越
• 申請（專利權）人: 浙江大學;天津中鐵電氣化設計研究院有限公司;中國中車股份有限公司
• 主分類號: C25D9/04
• 分類號: C25D9/04;C25D5/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開了一種負載緩蝕劑的介孔二氧化硅超疏水薄膜的制備方法及用途。制備方法的第一步是在金屬基體上電沉積SiO₂?模板劑?緩蝕劑復合介孔薄膜；制備方法的第二步為疏水硅烷超疏水修飾。將第一步電沉積得到的SiO₂?模板劑?緩蝕劑薄膜置于疏水硅烷溶液中浸泡，取出瀝干，再放在烘箱中烘干，即得到負載緩蝕劑的介孔SiO₂超疏水薄膜。本發明由于制備過程中添加了模板劑與緩蝕劑，該超疏水薄膜不僅具有獨特的微納粗糙結構，且具有緩蝕劑賦予的主動防護性能。因此，該超疏水薄膜比未負載緩蝕劑的和之前報道的利用其他方法（無模板劑）負載緩蝕劑的超疏水薄膜具有更加優異的腐蝕防護性能。

技術領域

本發明涉及超疏水薄膜領域，尤其涉及構建獨特微納粗糙結構、負載緩蝕劑的金屬表面超疏水薄膜的制備方法及用途。

技術背景

金屬腐蝕問題給社會帶來了巨大損失，嚴重阻礙了生產發展和科技進步。涂層防護是目前使用最廣泛也是最有效的一種金屬腐蝕防護手段。傳統的涂層體系一般利用磷酸鹽磷化膜或鉻酸鹽鈍化膜作為涂層的預處理層。但這兩種技術尤其是鉻化由于毒性大環境污染嚴重已經被限制使用。因此，尋找新型環保高效的金屬防護涂層技術已成為目前腐蝕防護研究領域的熱點問題。目前，多種新型技術已經被應用于腐蝕防護層的制備中，如涂層的改性（有機硅烷、緩蝕劑和石墨烯等的摻雜復合）以及新型預處理層的制備（有機硅烷膜、鋯化膜和二氧化硅薄膜等）。此外，超疏水薄膜的應用也十分引人關注。通常，超疏水薄膜具有接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面。自然界中就存在許多超疏水現象，如荷葉表面的“出淤泥而不染”。研究發現，材料表面的微納粗糙結構和低表面能是超疏水現象的兩個必要條件。由于表面獨特的濕潤性，超疏水薄膜表面能形成一層空氣墊物理屏蔽層，阻止氧氣、水或其他腐蝕介質與金屬基底的接觸，因此超疏水薄膜被廣泛應用于金屬的腐蝕防護。目前，人們已經發展了許多制備超疏水表面的方法，如刻蝕法、陽極氧化法、溶膠凝膠法、化學氣相沉積法、模板法和電沉積法等。

然而，普通的超疏水薄膜僅能提供物理屏障作用，不具有額外的主動防護功能。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種負載緩蝕劑的介孔二氧化硅超疏水薄膜的制備方法及用途。由于制備過程中添加了模板劑與緩蝕劑，該超疏水薄膜比未負載緩蝕劑的和之前報道的利用其他方法（無模板劑）負載緩蝕劑的超疏水薄膜具有更加優異的腐蝕防護性能。

一種負載緩蝕劑的介孔SiO₂超疏水薄膜的制備方法，包括兩個步驟：

第一步是在金屬基體上電沉積SiO₂-模板劑-緩蝕劑復合介孔薄膜：

1.1）電沉積前驅體溶液的配制：取1~100 mL去離子水和5～150 mL乙醇混合攪拌，調節至酸性，依次加入1～10 g模板劑和1～10 g緩蝕劑至完全溶解，再滴加1～10 g SiO₂前驅體，攪拌水解；

1.2）在金屬基底上進行電沉積，沉積完成后得到樣品，將樣品依次放在去離子水和乙醇中洗滌，再放在烘箱中烘干；

第二步為硅烷超疏水修飾：

2.1）將第一步電沉積得到的SiO₂-模板劑-緩蝕劑薄膜置于疏水硅烷溶液中浸泡，取出瀝干，放在烘箱中烘干。

步驟2.1）中所述的疏水硅烷溶液的配制過程為：取1~100 mL去離子水和5～150mL乙醇混合攪拌，調節pH至酸性，再滴加1~10 mL疏水硅烷，攪拌水解。

步驟1.1）中所述的SiO₂前驅體為硅酸四甲酯或者硅酸四乙酯，或者上述二者的混合液。

步驟1.1）中所述的模板劑選自以下的一種或者多種：長鏈季銨鹽化合物、長鏈硫酸鹽、長鏈膦酸鹽、長鏈伯胺、聚氧乙烯非離子表面活性劑。