[发明专利]一种陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层及其制备方法和应用

说明书

本申请涉及金属材料防护技术领域，具体公开了一种陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层及其制备方法和应用。一种陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层包括如下重量份数的原料：环氧树脂涂料150‑180份、超高分子量聚乙烯纤维4‑6份、硅烷化陶瓷颗粒13‑17份、抗冲蚀剂1‑3份；所述硅烷化陶瓷颗粒由包括陶瓷颗粒、无水乙醇和硅烷偶联剂的原料经过包括混合、加热、干燥的步骤制备得到。本申请具有提高陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层抗海水冲蚀性能的优点。

技术领域

本发明涉及金属材料防护技术领域，尤其是涉及一种陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层及其制备方法和应用。

背景技术

海洋环境的复杂性使得海洋工程的基础形式钢管桩在服役过程中面临着严重的腐蚀和冲蚀磨损失效问题，这主要是由于在浪花飞溅区，周期性的干湿交替状态、饱和氧气、阳光、潮湿海风、浪花冲刷和泥沙冲蚀等多因素耦合灰持续损伤钢管桩，严重影响着海洋工程的使役寿命和安全生产。

目前现有的针对钢管桩的防护措施有：金属热喷涂层、防护夹套、电化学防护和有机涂层等；其中，金属热喷涂层的耐蚀性好，但不耐海水冲蚀，同时需要特殊的热喷涂装备、施工要求高、价格昂贵；矿脂包覆的防护技术，对浪花飞溅区的防护效果比较明显，但施工工序复杂、需要更换包覆层，价格昂贵，维护保养比较困难；电化学保护适合海泥区，对浪花飞溅区几乎没有效果；在陆地上行之有效的有机涂层防护方法在苛刻的海洋环境下面临着冲击、磨蚀和重载荷划伤等挑战，使得涂层剥落而失去防护效果。

针对上述中的相关技术，发明人认为涂层防护技术存在有抗海水冲蚀性能差的问题。

发明内容

为了提高陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层的抗海水冲蚀性，本申请提供一种陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层及其制备方法和应用。

第一方面，本申请提供一种陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层，采用如下的技术方案：

一种陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层，包括如下重量份数的原料：环氧树脂涂料150-180份、超高分子量聚乙烯纤维4-6份、硅烷化陶瓷颗粒13-17份、抗冲蚀剂0.5-2.5份；

所述硅烷化陶瓷颗粒由包括陶瓷颗粒、无水乙醇和硅烷偶联剂的原料经过包括混合、加热、干燥的步骤制备得到；

通过采用上述技术方案，由于采用超高分子量聚乙烯纤维，超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂涂料和金属基底具有良好的界面结合力，降低海浪冲蚀使超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂涂料从金属基底上剥落的可能性出现，从而提高涂层的稳定性；并且超高分子量聚乙烯纤维韧性较高，发生断裂时沿纤维方向的分离长度更长，断裂应变更大，降低涂层受到海浪冲蚀时破损的可能性出现，使涂层具备较强的抗冲蚀性能。

其次，一方面，制备得到硅烷化陶瓷颗粒与超高分子量据聚乙烯纤维共同作用，超高分子量聚乙烯纤维的乙烯基与硅烷化陶瓷颗粒之间产生大量共价键，提高超高分子量聚乙烯纤维的抗划伤性能，并且在超高分子量聚乙烯纤维表面形成大量的微纳米结构，显著降低超高分子量聚乙烯纤维的表面能，使超高分子量聚乙烯纤维具有较高的耐磨性、耐老化性能和抗海水冲蚀的性能；另一方面，超高分子量聚乙烯纤维与硅烷化陶瓷颗粒之间形成的新的化学键能够分散到硅阱中，从而降低硅烷化陶瓷颗粒的团聚效应，从而促进硅烷化陶瓷颗粒提升超高分子量聚乙烯醇纤维抗海水冲蚀性能的均匀性，得到抗海水冲蚀性能优异的陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层。

最后，加入的抗冲蚀剂与环氧树脂涂料-超高分子量聚乙烯纤维-硅烷化陶瓷颗粒体系适配性良好，并且能够进一步提高最终制备得到的陶瓷颗粒改性纤维环氧复合涂层的抗海水冲蚀性能。

可选的，所述硅烷化陶瓷颗粒采用包括如下步骤的方法制备得到：将陶瓷颗粒置于无水乙醇中，得到均匀分散的悬浊液；将悬浊液与硅烷偶联剂混合得到混合溶液，调节混合溶液pH值稳定在2.5-3.5并加热、搅拌，得到混合物，洗涤、干燥后得到硅烷化陶瓷颗粒。