[发明专利]超双疏耐海水腐蚀涂层及其制备工艺

说明书

本发明提供了一种超双疏耐海水腐蚀涂层及其制备工艺，通过环氧树脂与氟碳树脂树脂进行预处理，交联剂，改性剂与纳米级玻璃鳞片混合，形成具有密度高、耐盐腐蚀好、结合力强且兼具“微米环氧树脂+玻璃鳞片‑纳米二氧化硅结构”的超双疏涂层，“微米海洋重防腐‑纳米二氧化硅结构”由乳液状态环氧树脂和凝胶状态二氧化硅，通过嵌段交联，将纳米二氧化硅与微米环氧树脂颗粒进行重塑构建，实现涂层耐盐腐蚀性能显著提高，通过海洋重防腐与二氧化硅之间的键合反应，使每一单层“微米海洋重防腐‑纳米二氧化硅结构”间具有较好的结合力，且每种结构均具有超双疏性能，实现涂层的耐盐腐蚀性能的极大提高。

技术领域

本发明属于超双疏复合涂层以及海洋重防腐技术领域，特别涉及海洋重防腐超双疏涂层及其制备工艺。

背景技术

海水是最丰富的天然电解质溶液，通常海水中的含盐量为3.2～3.75%，海水中的pH值为8～8.2之间。在海水中影响金属腐蚀的因素可分为化学因素、物理因素和生物因素三大类，这些因素互相关联且互相有影响。海洋环境的腐蚀情况可分五大区，即海上大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海底土壤区五部分。海上大气区：高出海平面2米以上的部分，波浪打不到潮水不能淹没，腐蚀因素虽然和内陆的大气腐蚀相类似，但海上的湿度通常高于大陆，还存在着“气溶胶”形式的盐雾，故其腐蚀环境比一般的大气腐蚀要严重，钢铁腐蚀速度约为20～70微米/年；飞溅区(飞沫区)：指高出海平面0～2米的部分，经常受海水波浪飞沫冲击的地区，氧气的供应十分充足，氧气的去极化作用促进了钢的腐蚀，同时浪花的冲击有力地破坏了保护膜(干湿交替)，故是腐蚀最严重的部分，碳钢的平均腐蚀速度可达500微米/年，约为全浸区的5倍；潮差区：在涨潮时浸在水下在落潮时在水线上的地区，海水平面由于氧气的供应不均匀在水面上下造成了氧气浓差，水线上下形成大型的氧气浓差电池，空气中部分氧气供应最充分，故为阴极，受到保护腐蚀较小；恰好浸在海水线下的部分为阳极，腐蚀极其严重，但因海浪和风的冲击，干湿边界瞬即变化，这部分也是腐蚀比较严重的地区之一，钢铁腐蚀速度可达120～270微米/年；全浸区：这部分的腐蚀受到海中溶解氧气、盐浓度、流速、水温、海生物、pH值和流砂的影响，它又可分为三个区域：①浅海区，为自海面至海平面下50米处，因溶解氧气浓度较高，故腐蚀较严重；② 中等深度区，为海平面下50～200米处，腐蚀程度中等；③ 深海区，为海平面下200米以上，因溶解氧气浓度较低，故程度较小；此三区的钢材平均腐蚀速度为26～90微米/年；5)海底土壤区：受到细菌腐蚀及污染的土壤堆积腐蚀，腐蚀情况比较和缓，钢材腐蚀速度为15微米/年。

海洋防腐涂料目前主要用于防止暴露在海洋大气中的构筑物腐蚀，浸在海水中特别是深水区的海工构造物（如船舶和钻井平台) 的水下部位、海底钢管等也需要采用涂料防腐蚀。由于此区域的含氧量低，腐蚀程度相对较低，目前主要采用环氧涂料、环氧沥青涂料、环氧玻璃鳞片涂料等，如需防止海生物附着，则采用环氧涂料+防污涂料组合体系。但随着海洋石油开采，钻井设备受到海水、油污、盐雾等腐蚀愈加深重，因此开发用于海洋设备重防腐涂层具有重要的应用意义。

超双疏表面对水和油性液体的接触角均达到150°以上，其具有自清洁功能、防水、防油等功能，因而成为研究热点之一。

现有研究主要通过两种途径构筑超双疏表面：一是将疏水表面粗糙化；二是将粗糙表面疏水化，因为途径一在表面粗糙化的过程中会损失固体表面的部分低表面能物质，从而可能导致表面固有的疏水性能下降，所以现在的研究更多主要采用途径二的方法构筑超双疏表面，即先将固体表面粗糙化，然后采用低表面能材料对该粗糙表面进行处理以构筑超双疏表面。除了传统微纳分级结构影响润湿性能以外，倒悬微纳结构则更有助于超疏油性能的稳定，促进了超双疏表面的发展。