[发明专利]用于腐蚀保护的疏水涂层和制造方法

说明书

一种在包括层可整合材料的固体衬底的表面上制造疏水涂层的方法包括以下步骤：将所述层可整合材料的可变形层沉积到所述固体衬底的所述表面上，将多个颗粒强行嵌在所述可变形层内，以及使包括所述多个颗粒的所述可变形层凝固，以便与所述固体衬底的所述表面成为整体。在凝固之前，所述多个颗粒的至少一部分以阈值深度嵌在所述可变形层内。

技术领域

本发明涉及一种用于腐蚀保护的涂层系统，并且具体地说，涉及一种用于制造耐腐蚀的疏水涂层系统的方法。

背景技术

在许多行业中，大量的基础设施都安装在恶劣的环境中。在这样的环境中，长时间暴露在风化条件下可能会导致结构劣化。例如，在海洋环境中石油行业中使用的平台和管道会长时间暴露在盐水的渗透下，这会导致这些结构的表面腐蚀和劣化。特别是在海洋环境中，已经尝试通过“莲花效应”增加表面的耐水性(疏水性)来保护表面免受腐蚀。“莲花效应”是指莲花叶子的自清洁特性。莲花的叶子含有高度疏水的微观突起/蜡双层。如图1所示，莲叶上的水的高表面张力导致液滴形成具有高接触角的近似球形。

已经尝试使用不同的方法来在表面涂层上模拟莲花效应。一种方法涉及通常以微观或纳米尺度在结构表面上形成特定形态。这种方法在用纳米制造程序或模具原位形成所述形态方面存在困难和效率低下的问题。因此，这种方法难以大规模地经济地应用。第二种方法涉及向结构表面添加一层颗粒，以提供表面粗糙度和任选的分层结构。第二种方法的显著缺点是添加剂通常缺乏粘附性。尽管这些颗粒添加剂通常可应用于多种表面和材料，并具有出色的成果，但它们对下层衬底的粘附性通常并不足够强到足以提供保护持续长于相对短的持续时间，例如几个月。

因此，需要改进的和具有成本效益的用于提供抗腐蚀的疏水结构涂层的技术。

发明内容

本发明的实施例提供一种在包括层可整合材料的固体衬底的表面上制造疏水涂层的方法。方法包括：将层可整合材料的可变形层沉积到固体衬底的表面上；将多个颗粒强行嵌在可变形层内；以及使包括多个颗粒的可变形层凝固，以便与固体衬底的表面成为整体。在凝固之前，多个颗粒的至少一部分以阈值深度嵌在可变形层内。

在一些实施例中，将多个颗粒强行嵌在可变形层内的步骤包括以选定的动量用微粒流轰击可变形层。在根据本发明的制造方法的各种实施方案中，多个颗粒中的每一个具有在1nm至50μm范围内的尺寸。在一些实施方案中，多个颗粒中的每个具有在5nm至50nm范围内的尺寸。在一些实施例中，多个颗粒的尺寸分布可在偏离平均尺寸值1％和50％之间的范围内。在其它实施例中，多个颗粒具有多峰尺寸分布。

可变形层可以以流体、半粘性或粘性形式沉积并且可以包含环氧树脂。在一些实施方案中，多个颗粒由二氧化硅构成。在有利的实施例中，在可变形层的凝固时，多个颗粒具有分层形态，使得多个颗粒的一部分暴露在凝固的可变形层的表面上，并且多个颗粒的一部分完全嵌在凝固的可变形层内。

本发明的实施例还提供了疏水涂层，其包括层可整合材料的基质和以不同深度嵌在层可整合材料的基质内的多个颗粒，其中多个颗粒的尺寸在1nm至50μm的范围内。

在一些实施例中，层可整合材料的基质包含环氧树脂。多个颗粒可以由二氧化硅构成。在一些实施方案中，疏水多个颗粒的尺寸分布在偏离多个颗粒的平均尺寸值1％和50％之间的范围内。在其它实施方案中，多个颗粒具有多峰尺寸分布。

这些和其它方面、特征和优点可以从本发明的某些实施例和附图以及权利要求书的以下描述中了解。

附图说明

图1是示出了莲叶上的水滴的透视图，其示出了莲花效应(超疏水性)。

图2是根据本发明的实施例的制造疏水涂层的方法的示意图。

图3A是描绘根据本发明的实施例的示例性可变形层的示意图，所述可变形层中已经嵌入了单峰分布的颗粒。描绘了宽的尺寸分布。