[发明专利]一种超疏水耐腐蚀抗菌纳米涂料、涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水耐腐蚀抗菌纳米涂料、涂层及其制备方法，属于材料科学与纳米材料技术领域，采用苯并噁嗪纳米颗粒、粘结剂及添加剂制备纳米涂料，此涂料能够附着在不同材质的基体表面，并展现出多重功能性。通过热重分析、接触角、电化学腐蚀测试及抗菌性等方面的测试，证实本发明中的纳米涂层具有耐热、超疏水、耐腐蚀和抗菌性等优异性能，能够适用于多种恶劣环境中。

技术领域

本发明涉及材料科学与纳米材料技术领域，特别是涉及一种超疏水耐腐蚀抗菌纳米涂料、涂层及其制备方法。

背景技术

涂层是对材料表面实施防护的一种重要方法，具有经济、易涂装、适用范围广等特点，使材料表面实现自清洁、抗菌、耐腐蚀和耐酸碱等性能。随着纳米科技的发展，纳米涂层引起了人们越来越多的关注。纳米涂层通常具有优异的物理、化学性能，基于表面微-纳结构和理化性质的设计，使其能够在修复、强化和保护等领域发挥重要作用。

尽管纳米涂层具有众多优异的性能，但其在具体环境中的使用会受到环境变化的制约，因此，纳米涂层需要加强承受环境因素影响的性能，如耐热性能、耐磨性能、抗污性能、耐腐蚀性能、耐酸碱性能、抗菌性能等。涂层具有耐热性能能够保障其在环境温度升高的情况下，其结构或表面功能不会遭到破坏；涂层与基底之间具有一定粘结性，能够保证其在一定的磨损条件下涂层不会从基底表面破损或脱落；纳米涂层通过构建微-纳结构或低表面能结构获得超疏水表面，能够保障材料具有抗污自清洁的作用，延长材料的使用寿命。

涂层对于基底材料的防护有着十分重要的作用，但单一的功能会限制涂层的使用寿命及使用范围，因此，需要制备具有多重功能的纳米涂层，拓宽纳米涂层的应用领域。

发明内容

为了解决纳米涂层性能单一的缺点，本发明提出了一种超疏水耐腐蚀抗菌纳米涂料、涂层及其制备方法，该涂层具有超疏水耐腐蚀抗菌等多重功能，可以拓展纳米涂层的使用领域。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种超疏水耐腐蚀抗菌纳米涂料，由苯并噁嗪纳米颗粒、粘结剂及添加剂组成，所述苯并噁嗪纳米颗粒、粘结剂及添加剂的质量比为1：(1～3)：(0～3)。

进一步地，所述苯并噁嗪纳米颗粒由3-氨基苯酚与甲醛反应制备得到。具体是先将去离子水和无水乙醇(1:1，v/v)加入到三口烧瓶中，并设置初始温度(0～30℃)，然后加入3-氨基苯酚(40～160 mmol/L)，搅拌溶解反应10min后加入甲醛水溶液(100～400 mmol/L)，反应1h后升温至75℃,继续反应4h后将所得溶液进行离心后干燥得到粒径为200～900nm的纳米颗粒。

进一步地，所述的粘结剂为R型苯并噁嗪，是由氨丙基三甲氧基硅烷(KH-540)或氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、烷基苯酚与甲醛通过Mannich反应制备，具体是先将多聚甲醛和氢化钙加到三口烧瓶中，然后加入氯仿(氯仿：多聚甲醛＝5：1，w/w)，并在氮气保护下进行反应，升温至65℃后，加入KH-540或KH-550，10min后逐滴加入50mmol/L烷基苯酚的氯仿溶液，滴加完成后升温至70℃反应3h。反应中使用的多聚甲醛、氢化钙、KH-540/KH-550、烷基苯酚的摩尔比为1：(0.1～0.2)：1：1，反应结束后的产物先进行抽滤除去沉淀，再将抽滤后的滤液于60℃下旋蒸至无液体滴落，得到烷基酚型苯并噁嗪，其中所采用的烷基苯酚为对甲基苯酚、对乙基苯酚、对丙基苯酚、对叔丁基苯酚、4-丁基苯酚、对特辛基苯酚和壬基酚中的一种或多种。