[发明专利]一种疏水性和碳纳米管改性环氧树脂复合涂层的制备方法

说明书

本发明涉及防腐蚀涂层材料技术领域，提供了一种疏水性和碳纳米管改性环氧树脂复合涂层的制备方法，其特征在于，复合涂层中疏水性涂层和碳纳米管改性涂层之间以PDA/PEI过渡涂层相连接。本发明的优点是：利用疏水性涂层的特性使DA/PEI缓冲液只接触涂层表面以使亲水性聚合物只在涂层表面聚合不对涂层本身产生影响。PDA/PEI在涂层表面形成三维交联纳米层为下一种涂层的制备提供基体表面，提高涂层的附着力，PDA/PEI过渡层作为不导电层增加了涂层的整体耐腐蚀性。将碳纳米管改性涂层制于最外层可以减少腐蚀性介质的渗透，降低疏水涂层与腐蚀性介质的接触率，从而增加涂层整体的阻隔性。

技术领域

本发明涉及涂层材料技术领域，提供了一种疏水性和碳纳米管改性环氧树脂复合涂层的制备方法。

背景技术

海上的金属设备在使用过程中，由于高的相对湿度、高浓度的盐分以及波、浪、潮、流对金属构件产生低频往复应力和冲击，会遭受严重的腐蚀。有机涂层被广泛用于保护金属在海洋环境中免受腐蚀。与无机或金属涂层相比，有机涂层具有成本合理、柔韧性好、易于制备等优点。然而，有机防腐涂层的性能往往受到其固有孔隙率的影响，孔隙率为腐蚀性物质提供了通道，其易受机械损伤的影响。通过在防腐涂层中加入纳米材料或进行有机修饰可以减少孔隙率和增加水、氧和氯离子（Cl⁻）等腐蚀性物种的曲折路径来大大提高其阻隔性能。

碳纳米管具有优异的力学性能和阻隔性，可用于有机防腐涂料的纳米改性。碳纳米管改性防腐涂料一般是将分散后的碳纳米管溶液直接与树脂混合涂敷于金属表面形成的。但在实际应用过程中由于碳纳米管具有良好的导电性，与金属基体直接接触会充当外界环境的导线来促进氧还原和金属的氧化，造成金属的局部腐蚀，无法充分实现纳米填料的作用，限制了其在高性能防腐涂层中的应用。

传统的低表面能防腐涂层，其基本理念是降低腐蚀性介质与涂层表面的接触面积和附着力。这些涂层的低表面能归因于它们的化学成分。硅基和氟基聚合物是这些涂层中的主要聚合材料。据报道，硅基和氟基聚合物都有较高的防腐性能。疏水涂层对水介质有很强的排斥性，但不能屏蔽气体，因为涂层是高度多孔的。尽管涂层在水介质中具有优异的防腐性能，但空气中的腐蚀性离子、分子和微粒很容易渗透到多孔涂层中，对金属合金造成严重的腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种疏水性和碳纳米管改性环氧树脂复合涂层的制备方法，克服现有技术的不足，解决现有涂层由于自身孔隙率和缺陷的影响，造成涂层使用寿命低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种疏水性和碳纳米管改性环氧树脂复合涂层的制备方法，其特征在于，复合涂层中疏水性涂层和碳纳米管改性涂层之间以PDA/PEI过渡涂层相连接，具体包括如下步骤：

1）将质量比为1:0.5~4的环氧树脂和乙醇混合搅拌0.5~3h，然后加入含有疏水基团硅烷偶联剂的乙醇溶液搅拌0.5~3h，溶液中硅烷偶联剂和乙醇的体积比为0.5~2:10，将质量比为1:0.5~4的胺类固化剂和乙醇混合加入溶液搅拌0.5~3h制备疏水性涂料；

2）将步骤1）的制得疏水性涂料涂覆在经抛光处理的金属表面，在室温下预固化12h，然后在60~100˚C空气环境下进一步加热固化，得到厚度为10~30µm的疏水性涂层；

3）将步骤2）得到的疏水性涂层浸渍在含有盐酸多巴胺（DA）、聚乙烯亚胺（PEI）的三羟甲基氨基甲烷缓冲液中震荡0.5~4.0h，缓冲液的pH值为8.0~9.0，然后在60~100˚C空气条件下烘干0.5~3.0h，得到PDA/PEI过渡层，缓冲液中盐酸多巴胺、聚乙烯亚胺和三羟甲基氨基甲烷的质量比为1:1:10~30；