加入有介观结构化颗粒的防腐蚀涂层制造技术

本发明专利技术涉及涂层，例如基于聚合物的涂层或基于溶胶‑凝胶的涂层，涂层包括至少一个层，所述至少一个层包括微米级别的、独立化且介观结构化的球形颗粒，所述颗粒通过一种方法，使用选自腐蚀抑制官能分子和腐蚀抑制官能纳米物质的至少一种成分产生，并且所述颗粒装载该至少一种成分，所述方法包括在同一个喷雾‑加热反应器中进行的不可分离且连续的步骤。所述涂层用于形成一个具有机械强度和/或颜色的防腐蚀系统。本发明专利技术特别适用于保护轻型航空合金免受腐蚀的领域。

Anticorrosion coating with mesoscopic structured particles

The invention relates to a coating, such as a coating based on a polymer or a coating based on a sol-gel, which includes at least one layer, and at least one layer includes micrometer, independent and mesoscopic spherical particles. The particles are selected from corrosion inhibition functional molecules and corrosion inhibitor by a method. At least one component of nanomaterials is produced and the particles are loaded with at least one component, and the method includes the non separable and continuous steps in the same spray heating reactor. The coating is used to form an anticorrosive system with mechanical strength and / or color. The invention is especially suitable for protecting the light aviation alloy from corrosion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加入有介观结构化颗粒的防腐蚀涂层
本专利技术涉及用于覆盖飞行器机身的涂层。这些涂层用于形成一个具有机械强度和/或颜色的防腐蚀系统。
技术介绍
已经观察到，将大量腐蚀抑制官能分子和/或纳米物质直接掺入基质中会降低主体基质的机械特性和阻隔特性，导致涂层的防腐蚀保护不足。此外，这种直接掺入可能与某些类型的腐蚀抑制剂的化学性质和腐蚀抑制方法不相容。事实上，大多数有机腐蚀抑制剂都是针对金属离子的螯合剂/络合剂，而无机腐蚀抑制剂通常是金属离子的盐。由此可以看出，将这两种类型的腐蚀抑制剂混合在某些情况下可能导致腐蚀抑制剂的部分中和(无机腐蚀抑制剂由有机腐蚀抑制剂络合)。为了至少部分弥补在涂层中直接掺入腐蚀抑制剂的负面影响，近年来对在纳米材料中掺入腐蚀抑制剂的策略进行了研究。测试了具有纳米蓄集器功能的不同类型的颗粒，如涂覆有聚电解质的非多孔SiO2纳米颗粒(通过逐层沉积获得的交替多层聚合物，具有相反电荷)、勃姆石纳米颗粒、埃洛石纳米管、层状双氢氧化物、羟基磷灰石微粒或涂覆有聚电解质的介孔二氧化硅纳米颗粒。然而，这种颗粒的使用具有三个主要缺点：颗粒中存在的腐蚀抑制剂的量及因此涂层中腐蚀抑制剂的量是有限的；掺入颗粒中的腐蚀抑制剂的释放动力学比较缓慢；并且合成对腐蚀起作用的这些系统耗时较长，并涉及大量的步骤，使得难以工业化制造这些颗粒。已经发现，将腐蚀抑制剂直接掺入涂层的介观结构化颗粒中能够显著提高涂层中的腐蚀抑制剂的水平，且不改变其宏观或微观特性。已知对材料进行介观结构化的工艺主要有两种。第一种机制称为液晶模板化，涉及先存在液晶相，再进行无机物质的缩合。然后无机前驱体在有机中间相的胶束间隙中扩散，从而形成材料。第二种机制依赖于协同自组装现象，其中表面活性剂分子和无机物质在第一道步骤中结合，形成中间体混合中间相。通过将溶胶-凝胶化学处理(无机和/或混合有机-无机前驱体的水解-缩合)与液晶相(形成前或形成后)结合，能够产生一种呈现周期相的纳米分离的材料，根据获得的中间相，该周期相纳米分离能够使颗粒内存在至少一种三维网状物，该周期相可以是无机相或混合有机-无机相，而其它相态可以是纯有机相、混合有机-无机相或无机相。呈现这种相纳米分离的材料被定义为介观结构化材料。这些材料的使用特性与通过消除表面活性剂相的孔隙度释放密切相关，孔隙度释放通常由化学提取方法或通过高温热处理(500℃)进行。孔隙度已经释放的介观结构化材料被定义为周期性组织的介孔材料。以粉末形式合成的介观结构化材料通常通过沉淀合成方法获得。一般来说，这些需要的高压釜成熟化步骤，通常时间较长(12-24h)并且与连续生产不相容。此外，如果在上清液中发现一部分试剂，则初始溶液和最终材料的化学计量可能不同。最后，利用这种技术，难以获得具有规则形状和尺寸的基本颗粒。沉淀合成方法作为一种替代方法使用较少，并且依赖于协同自组装现象，其涉及从稀释的试剂溶液中蒸发溶剂。这种方法的原理通常称为蒸发诱导自组装(EISA)，包括当溶剂蒸发时引起液晶相的表面活性剂的自组装以及缩合胶束聚集体周围的无机和/或混合有机-无机前驱体。从过去十年中的这种合成策略来看，通过使用可工业化或工业化成形工艺，已经研发了呈膜、微单元、薄膜、纤维和亚微米颗粒形式的介观结构化材料。使用EISA合成材料首先涉及制备含有无机和/或混合前驱体的水溶液或-醇稀释溶液、用于水解-缩合反应的催化剂和/或抑制剂(分别在硅前驱体和过渡金属氧化物前驱体的情况下)、表面活性剂以及官能分子和/或纳米物质。然后，可以通过浸涂、旋涂或喷涂将溶液沉积在基板上以形成膜，或者以球形液滴喷射到基板，从而通过气溶胶法获得球形颗粒。然后，材料在中等温度(低于250℃)下经历蒸发阶段，使表面活性剂进行自组装，以及胶束聚集体周围的无机和/或混合前驱体进行部分缩合。然后，可对获得的材料进行后处理，以巩固无机或混合相。与沉淀法相比，蒸发法具有多个优点，例如：能够更好地控制试剂水解-缩合，使颗粒的化学计量等于初始溶液中不易挥发物质的化学计量，获得更单分散的球形颗粒，连续合成粉末，通过调整溶液的物理和化学参数以及气溶胶法的参数来控制粒度和中间相，能够与含有诸如(纳米)颗粒的非均质溶液一起使用，或甚至能够通过使用双同心喷嘴简单地制备核壳颗粒，能够获得装载水平更高的官能分子和/或纳米物质，以及能够通过双同心喷嘴与化学不相容的化合物一起使用。Sanchez等人在文章(Design,synthesis,andpropertiesofinorganicandhybridthinfilmshavingperiodicallyorganizednanoporosity,2008,ChemistryMaterials)中详细提出了薄膜形式的这些材料不同的制备和成形途径，强调了各自的优缺点，并集中谈及了许多合成参数和相关机制的影响。同样，Boissiere等人在科学出版物(AerosolRoutetoFunctionalNanostructuredInorganicandHybridPorousMaterials,2011,AdvancedMaterials)中提出了通过将溶胶-凝胶化学处理、表面活性剂的自组装和气溶胶喷雾法结合起来获得介观结构化颗粒和/或介孔颗粒的不同策略。Jiang等人在文章(ControlledReleasefromCore-ShellNanoporousSilicaParticlesforCorrosionInhibitionofAluminumAlloys,2011,JournalofNanomaterials)中描述的获得加入腐蚀抑制剂的颗粒的解决方案使用了EISA气溶胶途径，并在形成介观结构化颗粒的同时，在一个步骤中掺入腐蚀抑制剂。然而，作者在500℃下进行了5小时的煅烧步骤，导致表面活性剂去除，腐蚀抑制剂劣化及结晶。这一步骤存在一个缺点，即与有机抑制剂的掺入或者分子和/或非氧化物形式的无机抑制剂的掺入不兼容。Shchukin等人在文章(Surface-ModifiedMesoporousSiO2ContainersforCorrosionProtection,2009,AdvancedFunctionalMaterials；MesoporousSilicaNanoparticlesforActiveCorrosionProtection,2011,ACSNano；InfluenceofEmbeddedNanocontainersontheEfficiencyofActiveAnticorrosiveCoatingsforAluminumAlloysPartI:InfluenceofNanocontainerConcentration,2012,ACSAppliedMaterials&Interfaces；InfluenceofEmbeddedNanocontainersontheEfficiencyofActiveAnticorrosiveCoatingsforAluminumAlloysPartII:InfluenceofNanocontainerPosition,2013,ACSAppliedMaterials&Int本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂层（30），其特征在于包括至少一个层，所述至少一个层包括独立的微米级别的球形的介观结构化的颗粒（20），所述颗粒通过一种方法，使用选自官能腐蚀抑制分子和官能腐蚀抑制纳米物质的至少一种成分产生，并且所述颗粒装载该至少一种成分，所述方法包括不可分离的雾化‑加热步骤，这些雾化‑加热步骤在单个反应器中连续进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.15 FR 14624091.一种涂层（30），其特征在于包括至少一个层，所述至少一个层包括独立的微米级别的球形的介观结构化的颗粒（20），所述颗粒通过一种方法，使用选自官能腐蚀抑制分子和官能腐蚀抑制纳米物质的至少一种成分产生，并且所述颗粒装载该至少一种成分，所述方法包括不可分离的雾化-加热步骤，这些雾化-加热步骤在单个反应器中连续进行。2.如权利要求1所述的涂层（30），其中，包括所述球形介观结构化颗粒（20）的所述层是包含溶胶-凝胶的一个密封混合有机-无机层（33），或一个密封基层（33）。3.如权利要求1中任一项所述的涂层（30），其中，包括所述球形介观结构化颗粒（20）的所述层是一种介观结构化基质，所述介观结构化基质包括选自官能腐蚀抑制分子和官能腐蚀抑制纳米物质的至少一种成分。4.如权利要求3所述的涂层（30），其中，所述介观结构化基质（35）从一种悬浮液（22）中获得，所述悬浮液（22）包括选自呈大分子形式的无机前驱体和混合有机-无机前驱体的至少一种成分。5.如权利要求3和4中任一项所述的涂层（30），包括含有溶胶-凝胶的一个密...

【专利技术属性】
技术研发人员：索菲·瑟那尼，洛伊克·马尔辛，玛丽劳拉·德塞，莱昂内尔·尼可，弗朗索瓦·里博，亚历山大·佩罗，
申请(专利权)人：空中客车集团简化股份公司，PYLOTE公司，皮埃尔与玛丽·居里大学巴黎第六，法国国家科研中心，
类型：发明
国别省市：法国,FR