一种具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法技术

本发明专利技术提供的是一种具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法。(1)将聚硅氧烷液体与过量Ce(NO

【技术实现步骤摘要】
一种具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法
本专利技术涉及的是一种聚硅氧烷涂层的制备方法，具体地说是一种具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法。
技术介绍
涂料是一种以聚合物为基体的复合材料，由于其具有强度高质量轻、优异的力学性能、良好的耐腐蚀性和优异的绝缘性等优点在航空航天、交通运输、建筑、电子、体育运动等多个领域广泛应用。然而，涂料主要缺陷是：此在加工和使用过程中容易受到冲击而造成损伤。其中最为严重的是基体材料在使用中会由于变形或者碰撞，使涂层产生微观缺陷，这种微观缺陷通常无法被宏观检测。使得处于微观缺陷处的基体在继续工作中由于缺少防护而造成微观腐蚀，进而材料完整性遭到破坏，就会造成材料完全失效带来财产损失甚至人员伤亡。聚硅氧烷具有优异的耐热性、耐候性、电绝缘性、耐化学药品性、憎水性及阻燃性，而且由于其与无机填料具有优异的相容性，可以通过添加特定的无机填料，便可得到具有不同性能聚硅氧烷产品，因此被广泛应用于航空航天、电子电器、化工、机械、交通运输、建筑、纺织、医疗卫生等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不仅防腐效果好，而且制备工艺简单、成本低廉，适用于批量生产的具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的：(1)将聚硅氧烷液体与过量Ce(NO3)3·6H2O晶体在球磨罐中混合均匀后加入磨珠，在60-200℃的温度下进行球磨处理；(2)将球磨后的浆料静置，待不溶物沉淀后滤出，得到滤液；(3)将滤液与固化剂混合后，涂敷在基体表面，得到具有自修复功能的聚硅氧烷涂层。本专利技术还可以包括：1、聚硅氧烷液体与Ce(NO3)3·6H2O晶体的质量比为(100-200)：1。2、球磨处理时球磨机转速为100-600r/min，球磨时间为2-4h。3、过滤过程中，采用的过滤网为1000-5000目不锈钢过滤网。4、滤液与固化剂的质量比为4：1。本专利技术在制备过程中通过加热保温装置保证研磨的温度，并通过调整球磨机的研磨转速和研磨时间来实现改性过程。本专利技术通过向聚硅氧烷液体中加入微量Ce(NO3)3·6H2O晶体，利用稀土Ce特殊的外层电子结构，在聚硅氧烷涂层出现微裂纹时露出羟基、羟甲基等有机基团，通过其空轨道与极性基团形成配健，促进聚硅氧烷分子发生交联反应，初步使微裂纹愈合；并且稀土Ce促进基体金属(钢或铝)表面生成致密氧化膜，进一步抑制微裂纹处基体的腐蚀。并且Ce(NO3)3·6H2O晶体的添加量小，不会造成聚硅氧烷涂层力学性能的下降。本专利技术中制备的涂层，不仅保持优异的防腐性能，而且保持其与其他无机填料很好的相容性，为后续的颜填料改性提供良好的基础，对促进有机防腐涂层的工程化应用具有重要意义。本专利技术的自修复涂料按照修复机理为氧化还原反应自修复涂层。区别于其他自修复涂层例如微胶囊自修复涂层、液芯/中空纤维自修复涂层等，该专利技术的涂层不仅同样具备自修复功能，且制备工艺更简单，成本低廉。附图说明图1a-图1b为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中浸泡200h后，涂层微孔区形貌变化。其中：图1a为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中浸泡50h时微孔区形貌；图1b为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中浸泡200h时微孔区形貌。图2a-图2d为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中LEIS测试结果。其中：图2a为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中浸泡31h后的LEIS测试结果；图2b为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中浸泡132h后的LEIS测试结果；图2c为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中浸泡243h后的LEIS测试结果；图2d为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中浸泡480h后的LEIS测试结果；图3为添加0.1％Ce、0.2％Ce、0.3％Ce和无添加聚硅氧烷涂层在3.5％NaCI溶液中浸泡超过3000小时的电化学阻抗低频阻抗图谱。图3为添加0.1％Ce、0.2％Ce、0.3％Ce和无添加聚硅氧烷涂层在3.5％NaCI溶液中浸泡超过3000小时的电化学阻抗低频阻抗图谱。具体实施方式本专利技术的具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法主要包括如下步骤：(1)将聚硅氧烷液体与过量Ce(NO3)3·6H2O晶体在球磨罐中混合均匀后加入磨珠,在60-200℃的温度下进行球磨处理若干小时；(2)将球磨后的浆料静置，待不溶物沉淀后滤出，得到滤液；(3)将滤液与固化剂以一定比例混合后，涂敷在基体表面，得到具有自修复功能的聚硅氧烷涂层。聚硅氧烷液体与Ce(NO3)3·6H2O晶体的质量比选择(100-200)：1。球磨处理的球磨机转速选择100-600r/min，球磨时间为2-4h。过滤网为1000-5000目不锈钢过滤网。所述聚硅氧烷的结构式为，其中：Rl为氢、甲基、乙基、乙烯基、轻基、竣基、氨基、酮肪基、甲氧基或乙氧基；R2为氢、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基、轻基、甲氧基、乙氧基、三氟丙基、氰基或环氧基；R3为氢、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基、轻基、甲氧基、乙氧基、三氟丙基、氰基或环氧基；R4为氢、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基、轻基、甲氧基、乙氧基、三氟丙基、氰基或环氧基；R5为氢、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基、轻基、甲氧基、乙氧基、三氟丙基、氰基或环氧基；x和y均为0-20的正整数，且不同时为0；所述聚硅氧烷的分子量为100-10000。下面举例对本专利技术做更详细的描述：(1)将100g聚硅氧烷液体与1gCe(NO3)3·6H2O晶体在球磨罐中混合均匀后加入磨珠，将球磨温度设置为80℃，研磨3h；(2)将球磨后的浆料取出静置，待不溶物沉淀后，用2000目不锈钢滤网过滤，得到滤液；(3)将滤液与固化剂以质量比4：1混合后，涂敷在2系铝合金表面，得到聚硅氧烷涂层；(4)将试样剪切为1cm*1cm正方形小片，在中间扎200μm左右微孔，然后固定在盛有3.5％NaCl水溶液的容器中进行LEIS测试。本专利技术制备工艺简单、成本低廉，适用于批量生产。为了形象的表现出涂层的自修复性能，本专利技术中采用局部电化学阻抗谱的技术(LEIS)对事先扎空的涂层进行局部阻抗测试，成功的展现出破损涂层的自修复过程。图1a-图1b为微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中浸泡200h后，涂层微孔区形貌变化。对比浸泡50小时和浸泡200小时微孔区形貌，可以清楚看到微孔面积减小，微孔愈合情况良好。结合图2a-图2d微孔涂层在3.5％NaCl水溶液中LEIS测试结果。可以看出随着浸泡时间延长，微孔区阻抗模值逐渐增大，说明缺陷涂层随时间的延长而愈合，表现出越来越好的防腐性能。图3为添加0.1％Ce、0.2％Ce、0.3％Ce和无添加聚硅氧烷涂层在3.5％NaCI溶液中浸泡超过3000小时的电化学阻抗低频阻抗图谱。从图中看出，在浸泡时间超过3000小时里，4种成分涂层的低频阻抗模值均大于109，说明耐腐蚀性良好。并且4种成分涂层都随着时间增加，先下降后上升，最后趋于稳定。在稳定区域，添加了0.3％Ce盐的聚硅氧烷涂层低频阻抗模值最高，说明稀土Ce盐添加量越高，涂层耐腐蚀性越好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法，其特征是：(1)将聚硅氧烷液体与过量Ce(NO

【技术特征摘要】
1.一种具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法，其特征是：(1)将聚硅氧烷液体与过量Ce(NO3)3·6H2O晶体在球磨罐中混合均匀后加入磨珠，在60-200℃的温度下进行球磨处理；(2)将球磨后的浆料静置，待不溶物沉淀后滤出，得到滤液；(3)将滤液与固化剂混合后，涂敷在基体表面，得到具有自修复功能的聚硅氧烷涂层。2.根据权利要求1所述的具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法，其特征是：聚硅氧烷液体与Ce(NO3)3·6H2O晶体的质量比为(100-200)：1。3.根据权利要求1或2所述的具有自修复功能聚硅氧烷涂层的制备方法，其特征是：球磨处理时球磨机转速为100-600r/min，球磨时间为2-4h。4.根据权利要求1或2所述的具有自修...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵亚薇，郑宏鹏，王艳秋，师超，孟国哲，刘斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23