[發明專利]一種含有空心玻璃微珠的超疏水涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201811282806.9
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109294426A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 唐鋆磊;王吉星;王瑩瑩;王虎;張海龍;李湉;張晟偉
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D127/16;C09D7/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種含有空心玻璃微珠的超疏水涂層及其制備方法，其特征在于它包括以下步驟：(1)利用硅烷偶聯劑對空心玻璃微珠進行改性以實現空心玻璃微珠的疏水性能。(2)配制不同濃度的聚氨酯溶液和聚偏氟乙烯溶液，并按照一定的質量比把聚偏氟乙烯溶液和聚氨酯溶液攪拌均勻得到聚合物溶液A；(3)按照適量的質量比把改性空心玻璃微珠添加到聚合物混合溶液A中，加入消泡劑并與室溫下攪拌1～2h得到超疏水涂層溶液。(4)采用刷涂的方法，將超疏水涂層溶液刷涂在基體的表面，于50～70℃下烘干即得到空心玻璃微珠超疏水涂層。本發明制備工藝簡單、成本低廉，可實現大規模化應用。

技術領域

本發明涉及超疏水類新材料領域，具體地說就是一種含有空心玻璃微珠的超疏水涂層及其制備方法。

背景技術

金屬在國防、油氣管道、海運、日常生活中扮演了至關重要的作用，但是服役過程中的腐蝕問題也帶來了巨大的經濟損失和潛在危害，因此金屬的腐蝕與防護問題一直引起廣泛的關注。在油氣田開采及油氣運輸過程中，常常伴隨著二氧化碳的腐蝕問題，在對油套管腐蝕檢查不及時的情況下，可能因為管道穿孔而引起不可預期的安全事故。一般利用電化學和涂層等手段進行金屬的防腐工作，其中涂層防腐較為方便。

在金屬基材表面涂敷涂層來構造超疏水表面，可以減緩或者屏蔽腐蝕性介質與金屬的接觸，而起到對金屬基材的保護作用。超疏水表面的低表面能使得其表現出優異的拒水性能，使得其能夠有效的抵抗水分子的侵入而腐蝕基材，從而有效延長了金屬基材的服役壽命。通過近幾十年的研究，利用合適的低表面能材料，可以通過物理或者化學的方法來構造出粗糙表面：模板法、相分離法、層層自組裝、溶膠-凝膠法、化學刻蝕法等等。但是這些制備方法普遍存在制備工藝繁瑣，難以大面積應用和成本高等問題。

空心玻璃微珠具有密度低、粒徑小的特點，而廣泛應用于油氣田的固井工程中。本發明針對目前超疏水涂層存在的制備工藝繁瑣的問題，把空心玻璃微珠作為填料添加到涂層溶液中，利用其低密度易于浮在涂層表面的特點構造出粗糙結構，實現涂層的超疏水性能，提供了一種工藝簡單的超疏水涂層的制備方法，具有重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于針對目前超疏水涂層制備工藝繁瑣而不能夠實現大規模應用的問題提供一種空心玻璃微珠超疏水涂層及其制備方法。該制備方法主要利用空心玻璃微珠密度小，而易于富集在涂層表面的特點來實現涂層的超疏水特性。相對于其他制備超疏水涂層的工藝，本發明只需依靠簡單的溶劑揮發即可實現涂層表面的超疏水性能，工藝簡單、成本低，可實現大規模的施工應用。

為實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種含有空心玻璃微珠的超疏水涂層及其制備方法包括以下步驟：

一、空心玻璃微珠的改性：將1.5g～2.0g硅烷偶聯劑溶解在乙醇—去離子水的混合溶液中(乙醇質量分數為85％～95％)，攪拌均勻后升溫至60～70℃。加入15.0g～20.0g空心玻璃微珠并繼續攪拌反應3～5小時后烘干，得到表面疏水化處理的空心玻璃微珠。

二、刷涂溶液的配制：1、按照聚氨酯彈性體和有機溶劑的質量比1:5～1:7配制聚氨酯溶液；2、按照聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的質量比1:15～1:20配制聚偏氟乙烯溶液；3、按照聚氨酯彈性體和聚偏氟乙烯的質量比2:1～6:1稱量聚氨酯溶液和聚偏氟乙烯溶液并磁力攪拌均勻得到聚合物混合溶液A；4、按照改性空心玻璃微珠與聚合物混合溶液A中溶質(聚氨酯彈性體+聚偏氟乙烯)的質量比3:10～7:10稱量改性玻璃微珠及聚合物溶液A并混合；5、加入消泡劑(0.01～0.05g)，室溫下攪拌1～2h得到超疏水涂層溶液。

三、空心玻璃微珠超疏水涂層的制備：采用刷涂的方法，將超疏水涂層溶液刷涂在基體的表面，于50～70℃下烘干即得到含有空心玻璃微珠的超疏水涂層。

本發明提供的一種含有空心玻璃微珠的超疏水涂層及其制備方法，具有以下幾種有益效果：