[发明专利]一种二氧化硅纳米颗粒/有机树脂复合超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明公开了防腐材料技术领域内的一种二氧化硅纳米颗粒/有机树脂复合超疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：（1）将乙酸乙酯、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷混合均匀；（2）加入环氧树脂固化剂和聚二甲基硅氧烷固化剂，再次混合；（3）将混合好的溶液喷涂于基体表面，形成底层喷涂层，然后进行固化；（4）将乙酸乙酯和二氧化硅纳米颗粒混合，使二氧化硅分散在乙酸乙酯溶剂中；（5）将上述二氧化硅与乙酸乙酯的混合液喷涂在底层表面，形成面层，并待其固化，在基体表面形成二氧化硅纳米颗粒/有机树脂复合超疏水涂层。依据该方法获得的涂层具超疏水性、耐腐蚀、在基体上的附着力好及抗划伤性好。可用于船舶、海上石油平台的涂装。

技术领域

本发明涉及一种防腐材料，特别涉及在海洋船舶基板表面镀覆具有耐腐蚀、耐久性的超疏水保护涂层的制备方法。

背景技术

海洋是生命的摇篮，是人类可持续发展的重要战略空间，具有潜在的巨大经济利益和战略性的国防地位。然而，严峻的海洋腐蚀问题成为了海洋开发过程中面临的主要威胁之一。由于海水是组成复杂的强腐蚀性电解质溶液，其中含有大量且种类繁多的盐类，又有溶解的氧气，且海水的电导率、含盐量、PH值、温度、溶解物质、海水流速以及海洋中存在的大量海洋生物等都是海水中金属物质腐蚀的影响因素。因此，海洋腐蚀问题十分复杂和严重。目前，涂层保护是腐蚀防护中最重要和常用的手段，已广泛应用于海洋工程结构和船舶的腐蚀防护中。其原理是在活泼金属表面镀上一层不易发生腐蚀的涂层来进行腐蚀防护。醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、乙酸树脂等树脂材料由于表面光洁度高，且其制品柔韧性好、耐腐蚀、耐高低温、抗老化，使用寿命长，被广泛应用于船舶的防腐蚀领域中。但是，树脂材料的自清洁性能并不是十分优异，在船舶行驶期间无法克服雨水、海水等污渍的沾附；此外，虽然树脂涂层与金属基板的粘结力强，但其抗划伤性差。因此，研发具有良好自清洁性以及优异耐腐蚀性、耐久性能的防护涂层，成为了海洋腐蚀亟待解决的问题。

目前，树脂涂料被广泛应用在船舶以及海洋工程结构的防腐中，其中环氧类重防腐涂料应用最为广泛。尽管环氧树脂对许多元素具有显著的抗水性，但其亲水表面存在缺陷，抗裂纹扩展能力较弱，这可能导致对水、氧和其他腐蚀元素的阻隔能力显著降低，涂层的自清洁不佳。为了在优异防腐蚀性的基础上提高涂层自清洁性，可以引入一些主链由Si-O键组成有机高分子材料，例如聚二甲基硅氧烷等，这种分子结构的有机硅材料具有高疏水性和低表面能，广泛应用于海洋防污领域。除此之外，无机纳米颗粒可以构建较高的表面粗糙度来提高涂层的疏水性，其中二氧化硅纳米颗粒具有高机械强度以及高的化学稳定性，成本较低，被广泛应用。因此在活泼金属表面镀覆具有自清洁、耐腐蚀的超疏水有机-无机复合保护涂层是一种能提供长期解决海洋腐蚀、防止污渍沾附污染的有效方法。发明专利CN106587075A提出一种采用硅烷偶联剂改性得到超疏水二氧化硅粒子以及采用超声雾化的方法制备超疏水涂层。发明专利201110310590.4的一种超疏水丙烯酸树脂涂料中提到，将两种粒径不同的纳米材料混合，加入丙烯酸的混合溶剂中，再加入十七氟三甲氧基乙氧基硅烷制备出了超疏水涂料。发明专利CN109181530A提出将二氧化硅悬浮液与聚二甲基硅氧烷混合形成混合液，然后将混合液料涂覆于基材上，加热固化，采用灼烧的方法对固化后的涂层进行后处理，形成复合超疏水涂层。以上的专利研究都是在纳米颗粒表面修饰疏水性物质，然后与环氧树脂等混合制备涂层。但由于无机纳米颗粒与有机高分子聚合物的相容性较差，导致无机纳米颗粒的团聚，这样制备的涂层在强度和耐磨性上较差，且通过修饰无机纳米颗粒来提高溶解性会耗时以及浪费成本。除此之外，以上专利中用到了含氟硅烷进行修饰，虽然能有效提高疏水性，但是本身是有毒的，对人体有危害以及对环境也会有所污染，不能满足当今海洋腐蚀防护中环保，且具有优异耐腐蚀、耐久、自清洁的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化硅纳米颗粒/有机树脂复合超疏水涂层的制备方法，涂层喷涂在基体上，依据该方法获得的涂层具超疏水性、耐腐蚀、在基体上的附着力好及抗划伤性好。

本发明的目的是这样实现的：一种二氧化硅纳米颗粒/有机树脂复合超疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）将乙酸乙酯、环氧树脂 、聚二甲基硅氧烷混合均匀；