[發(fā)明專利]一種在碳鋼表面形成有機(jī)-無機(jī)雜化超疏水防腐涂層的方法

有效

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• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114085590B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱海林;陸小猛;原夢穎;王德華;王正潔;馬雪梅;馮麗;胡志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D183/08;C09D5/08;C09D7/62;C09D1/00;B05D7/14
• 代理公司: 太原華弈知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 14108
• 代理人: 李毅

本發(fā)明涉及一種在碳鋼表面形成有機(jī)?無機(jī)雜化超疏水防腐涂層的方法，是在碳鋼表面刮涂上涂膜液，待涂膜液達(dá)到半固化狀態(tài)時，置于超疏水納米SiO₂分散液中進(jìn)行浸漬處理，取出加熱固化，以在碳鋼表面形成有機(jī)?無機(jī)雜化超疏水防腐涂層。其中的涂膜液是在環(huán)氧樹脂乙酸乙酯溶液中添加負(fù)載緩蝕劑的改性介孔分子篩、氨基硅油、分散劑和固化劑，分散均勻后得到，負(fù)載緩蝕劑的改性介孔分子篩是使用硅烷偶聯(lián)劑對介孔分子篩改性后，負(fù)載上三嗪基類緩蝕劑。本發(fā)明制備的防腐涂層在解決碳鋼表面易腐蝕問題的同時，提高了涂層的耐腐蝕性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬防護(hù)材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超疏水防腐涂層，特別是涉及一種在碳鋼表面形成有機(jī)-無機(jī)雜化超疏水防腐涂層的方法。

背景技術(shù)

碳鋼作為使用量最大、用途最廣的鋼材，在建筑、機(jī)械、工程、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，但其極易受周圍環(huán)境影響，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕，對各種設(shè)備、構(gòu)件的運(yùn)行帶來安全隱患，因此對其進(jìn)行腐蝕防護(hù)具有重要意義。

涂層作為金屬腐蝕防護(hù)最為直接和有效的手段，是現(xiàn)代工業(yè)材料防護(hù)中最廣泛使用的方法之一。其中，環(huán)氧樹脂由于其具有良好的耐蝕性、耐化學(xué)品性及對多種材料的黏附性，且固化收縮率低，為目前使用最廣泛的防腐蝕涂層。但環(huán)氧樹脂固化后脆性高、吸水性強(qiáng)、孔隙大，不利于產(chǎn)生持久的防腐蝕效果。

因此，眾多科研者們采用有機(jī)-無機(jī)雜化技術(shù)，將性能優(yōu)異的無機(jī)納米顆粒作為填料應(yīng)用到涂層中，以提高涂層的機(jī)械性能及耐腐蝕性。

在最新的研究中，涂料中的無機(jī)填料被用作緩蝕劑的主體，如介孔分子篩等，利用其多孔、高比面積、尺寸穩(wěn)定等特性，將緩蝕劑負(fù)載其中添加到涂層中，以制得耐腐蝕性更高的聚合物復(fù)合涂層。此外，通過在涂層表面構(gòu)建一層具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)的超疏水表面，憑借其獨(dú)特的表面形貌及低表面自由能，使得腐蝕離子很難借助水分子的流動進(jìn)入材料內(nèi)部，繼而延緩材料的腐蝕。

然而，有機(jī)-無機(jī)雜化涂層也無法避免涂層因溶劑揮發(fā)而產(chǎn)生的孔隙，而超疏水涂層也因自身的脆弱限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在碳鋼表面形成有機(jī)-無機(jī)雜化超疏水防腐涂層的方法，通過在碳鋼表面制備有機(jī)-無機(jī)雜化超疏水防腐涂層，在解決碳鋼表面易腐蝕問題的同時，提高涂層的耐腐蝕性能。

本發(fā)明提供的在碳鋼表面形成有機(jī)-無機(jī)雜化超疏水防腐涂層的方法是在碳鋼表面刮涂上涂膜液，待涂膜液達(dá)到半固化狀態(tài)時，置于超疏水納米SiO₂分散液中進(jìn)行浸漬處理，取出加熱固化，以在碳鋼表面形成有機(jī)-無機(jī)雜化超疏水防腐涂層。

具體地，所述的涂膜液是在環(huán)氧樹脂的乙酸乙酯溶液中添加負(fù)載緩蝕劑的改性介孔分子篩、氨基硅油、分散劑和固化劑，分散均勻后得到的涂膜液。

更具體地，所述的改性介孔分子篩是使用硅烷偶聯(lián)劑對平均孔徑為4nm的MCM-41分子篩進(jìn)行改性。

進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

更具體地，在改性介孔分子篩上負(fù)載的緩蝕劑為具有以下通式所述結(jié)構(gòu)的三嗪基類緩蝕劑：

其中，R₁和R₂相同或不同，各自為C_6～10的烷基。

更具體地，所述分散劑為十二烷基硫酸鈉和/或聚乙二醇600。

更具體地，所述固化劑為乙二胺。

具體地，所述的半固化狀態(tài)為將涂膜液刮涂在碳鋼表面，常溫下靜置20～30min，碳鋼表面涂膜液不再流動但又未完全固化時的狀態(tài)。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種更詳細(xì)的在碳鋼表面形成有機(jī)-無機(jī)雜化超疏水防腐涂層的方法。