[发明专利]一种常温固化超疏水电活性抗点蚀涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种常温固化超疏水电活性抗点蚀涂层及其制备方法。其特征在于：涂层材料包括FEVE氟碳树脂、固化剂、聚苯胺/埃洛石纳米管导电复合材料、超疏水纳米填料、有机溶剂。其制备方法包括：1）金属基体表面预处理；2）涂层的制备：将FEVE氟碳树脂及固化剂溶解在有机溶剂中，磁力搅拌并熟化，再依次加入聚苯胺/埃洛石纳米管导电复合材料和超疏水纳米填料，超声分散30 min后再搅拌30 min，即制得涂料；在步骤（1）处理后的金属基体上刷涂、浸涂或喷涂所述涂料，常温固化1 h后获得超疏水电活性涂层。该常温固化超疏水电活性抗点蚀涂层具备超疏水、自清洁、减阻耐磨、抗孔蚀、耐划伤及耐候性突出的特点，具有良好的社会和经济效益。

技术领域

本发明涉及超疏水电活性抗点蚀涂层制备领域，特别涉及一种在石油化工行业中具有超疏水、自清洁、减阻耐磨及优异抗孔蚀、耐划伤、耐候性的涂料及其制备方法。

背景技术

近年来我国大部分油田已进入中、高含水开发期，油田采出液中腐蚀性成分Cl^-、气体CO₂和H₂S及细菌所导致的管道腐蚀现象越来越严重。传统有机涂层如聚氨酯、环氧树脂、聚丙烯酸树脂等表面为亲水型，不能有效阻隔水分及流体中的腐蚀性成分，严重影响了涂层对金属的长效防护能力。

仿生超疏水涂层能更好地抑制水分及腐蚀性成分在涂层的附着及扩散，极大地增加了涂层的防腐蚀性能，延长了涂层的使用寿命。中国发明专利CN101838496B、CN101792633B、CN102303006B、CN101768396B等公开了多种超疏水涂层。

采用低表面能的氟碳树脂是提高超疏水涂层在实际磨损环境中超疏水稳定性的最主要手段之一。但是常用的氟碳超疏水涂层需要较高的固化温度，而高温固化对固化保温设备、金属的尺寸及形状要求非常高，难以在石油石化管道、大中型储罐及设备等方面进行应用。FEVE氟碳树脂可以在室温条件下短时间内实现固化，还具有高疏水性、优异的耐候性、耐化学腐蚀性和较高的机械强度等独特优势。然而，目前关于FEVE超疏水涂层的研究鲜有报道。

另外，传统的超疏水有机涂层为绝缘性涂层，在涂层制备及长期使用过程中难免会存在针孔或划伤，在活态-钝态微电偶腐蚀电池作用下可短时间内加速管线及容器的穿孔泄漏，严重影响油田正常生产，不仅会造成巨大的经济损失和安全事故，而且对社会和环境也会产生严重的后果。

高分子导电聚合物聚苯胺由于其可逆的氧化还原性能，可通过钝化作用和电场作用提供绝缘涂层难以比拟的耐孔蚀、抗划伤能力。但是，聚苯胺在实际工程应用仍存在几个关键问题，严重制约其大规模推广与发展。（1）聚苯胺是一种具有很强相互作用的共轭大π键的大分子，刚性大，链间氢键相互作用强，溶解性差，严重影响其在涂层中的分散均匀性及加工性能。（2）经典的化学或电化学合成的聚苯胺呈无定形粉末，其分子结构排列的无序性极大影响了其导电性，从而影响聚苯胺涂层的防腐性能。（3）纳米级聚苯胺由于小尺寸效应和表面效应在溶液中极易通过界面相互作用发生团聚，在涂层中难以形成连续的导电网络结构。目前，将聚苯胺与长径比很高的纳米管或纳米纤维复合，成为提高聚苯胺纳米材料性能的重要手段。

与人工制备的碳纳米管或碳纳米纤维相比，埃洛石纳米管是一种天然形成的具有规则纳米空心管腔结构和较高长径比值的粘土矿物，成本更为低廉，是无毒害的纳米材料。埃洛石纳米管富含硅羟基，管间相互作用力弱，使其具有比碳纳米管或碳纳米纤维更优异的亲水效果，能够很好的分散在水相体系中，为其作为聚苯胺的生长载体提供了便利。目前，尚无研究将聚苯胺/埃洛石纳米管导电复合材料引入常温固化的超疏水涂层中。

发明内容

本发明在于克服背景技术中存在的现有超疏水涂层及聚苯胺电活性涂层的缺点和不足，而提供一种常温固化超疏水电活性抗点蚀涂层。该高性能的超疏水电活性多功能防腐涂层，能够同时具备超疏水、减阻、耐磨、抗孔蚀、耐划伤、自清洁、耐候性的特点。本发明还提供了一种常温固化超疏水电活性抗点蚀涂层的制备方法。