一种耐蚀防污损涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了耐蚀防污损涂层及其制备方法，该耐蚀防污损涂层，按重量百分比计，原料组成包括：粘结剂10～30％；钝化剂1～10％；耐蚀功能填料20～50％；光催化功能填料20～50％；所述粘结剂选自磷酸二氢铝水溶液；所述钝化剂选自氧化铬、钨酸钠、硅酸钠中的至少一种；所述耐蚀功能填料选自铝粉和/或锌粉；所述光催化功能填料选自金属掺杂纳米二氧化钛或纯纳米二氧化钛。所述的耐蚀防污损涂层，通过将各原料与水混合，经涂覆、加热固化后制备得到。本发明专利技术公开了一种耐蚀防污损涂层，在不损失涂层耐蚀性能的情况下，赋予涂层良好的防污损功能，进一步拓展其应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种耐蚀防污损涂层及其制备方法
本专利技术涉及功能涂层防护
，具体涉及一种耐蚀防污损涂层及其制备方法。
技术介绍
海洋环境是自然条件下金属腐蚀最严酷的环境之一，海水是一种强电介质溶液，再加上冻融、海雾、台风、暴雨、工业排放物等多重腐蚀环境的综合作用，造成了海洋腐蚀现象。据测算，在我国被海洋浸泡的钢铁中，每1秒钟就有1.5吨钢铁被腐蚀。因此，针对海工装备的耐蚀涂层研究较多。海工装备不仅受海水腐蚀，还受各种海生物(如贝类、海藻类、海草等)和其他污物的附着，其所受到的生物污损问题严峻，如船舶、海洋石油平台、海底油气管线、海底光缆等设施。生物污损往往加速腐蚀现象的发生。因此，海工装备尤其是海上构件的安全使用，所面临的最大问题在于如何减少其表面所面临的海洋生物污损问题。目前，减缓材料表面发生海洋生物污损现象的常用途径是涂刷防污漆、向海水中添加毒料、电解防污以及过滤、灼热、超声波等物理方法。其中，使用最多的是防污涂料。我们迫切需要一种既能抗海水腐蚀，又能抗生物污损，又能尽可能小的对海洋造成污染的防污涂层。生物污损是人们开始从事海事活动以后才遇到的一种生物危害，其过程完全是一种自然现象。污损生物群落的形成是一个典型的生态演替过程，大致可分为三个阶段。(1)初期阶段：即细菌和硅藻分泌黏液在海中洁净物体表面形成微生物黏膜；(2)中期阶段：大型污损生物的幼体开始附着，种类和个体数不断增多，群落体积和质量不断增大，演替现象明显，一些个体密度大、生长迅速的种类成为群落中的主导种；(3)稳定阶段：生长期长、个体大的种类充分生长，排挤或覆盖了一些已经附着的中、小型种类，群落种类组成比较复杂和质量较大，随着时间的推移，其结构不会发生显著变化。利用光催化材料的光催化功能作为海洋防污涂层是一个新的研究领域。光催化材料已广泛应用于环保、杀菌、空气净化等领域，其中二氧化钛的使用最为广泛。光催化材料的工作原理：若受到能量大于其禁带宽度的太阳光或荧光灯的照射，价带上的电子(e-)就会被激发到导带，在价带上产生相应的空穴(h+)，带负电的电子和带正电的空穴与吸附在半导体表面的H2O、O2发生反应，生成活性基团如·O-2,·OH等，它们有强大的氧化分解能力，从而能够分解、清除、杀死附着在光催化材料表面的各种有机物、微生物等。因此，利用光催化技术去实现海上构建物用的防污功能是可行性的。开发耐蚀兼具光催化功能的涂层，应用于海洋构件物、路政及其他苛刻工况环境具有重要意义，将产生巨大的社会和经济效益。
技术实现思路
本专利技术公开了一种耐蚀防污损涂层，在不损失涂层耐蚀性能的情况下，赋予涂层良好的防污损功能，进一步拓展其应用领域。具体技术方案如下：一种耐蚀防污损涂层，按重量百分比计，原料组成包括：所述粘结剂选自磷酸二氢铝水溶液；所述钝化剂选自氧化铬、钨酸钠、硅酸钠中的至少一种；所述耐蚀功能填料选自铝粉和/或锌粉；所述光催化功能填料选自金属掺杂纳米二氧化钛或纯纳米二氧化钛。优选地：所述磷酸二氢铝水溶液的浓度为30～50wt％；所述耐蚀功能填料为球状，粒径为500nm～5μm；所述金属掺杂纳米二氧化钛选自银掺杂纳米二氧化钛，所述银掺杂纳米二氧化钛或纯纳米二氧化钛中的二氧化钛晶型包括锐钛矿相纳米二氧化钛，粒径为5～100nm。进一步优选，所述的耐蚀防污损涂层，按重量百分比计，原料组成包括：再优选，所述耐蚀功能填料的粒径为20μm，光催化功能填料的粒径为5～25nm，耐蚀功能填料与光催化功能填料的质量比为0.66～1.25：1。本专利技术还公开了所述的耐蚀防污损涂层的制备方法，具体步骤包括：(1)按质量配比称取粘结剂、钝化剂、耐蚀功能填料和光催化功能填料，再与去离子水共混，混合均匀后得到原料液；(2)将所述原料液涂覆在预处理的基体表面，再经加热固化得到所述耐蚀防污损涂层。步骤(1)中：优选地，所述原料液中，粘结剂与去离子水的质量比为100～150:100；所述混合的方式为高速搅拌，转速为800～1000r/min，时间为0.5～2h。步骤(2)中：优选地，所述基体选自低碳钢、不锈钢、45号钢或铸铁；所述预处理，包括除油、除锈和粗化处理，粗化方法包括喷砂、车螺纹、滚花或电拉毛。优选地，涂覆方式包括气雾喷涂或刷涂。所述气雾喷涂，工艺参数为：气压0.4～0.8Mpa，喷涂距离为100～300mm，喷枪速度为10～300mm/s，涂层喷涂遍数为5～20遍。进一步优选，气压0.6～0.8Mpa，喷涂距离为200～300mm，喷枪速度为100～200mm/s，涂层喷涂遍数为10～20遍。优选地，所述加热固化，温度为200～300℃，时间为0.5～3h。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术创新性添加特定尺寸的纳米光催化功能填料，再与特定尺寸的耐蚀功能填料复配，并优化粉体填料在涂料体系中的分散效果，在不损失涂层耐蚀性能的情况下，赋予涂层良好的防污损功能，进一步拓展其应用领域。(2)本专利技术公开的耐蚀防污损涂层制备方法，操作简单、生产效率高、安全性好、成本低。附图说明图1为本专利技术耐蚀防污损涂层的制备流程图，图中的功能填料包括耐蚀功能填料和光催化功能填料；图2为实施例1制备的耐蚀防污损涂层的表面及断面的场发射扫描电子显微镜图，(a)为表面微观形貌，(b)为断面微观形貌；图3为实施例1制备的耐蚀防污损涂层与低碳钢的耐中性盐雾试验2000h对比照片，图(a)为耐蚀防污损涂层，图(b)为对照组低碳钢基体；图4为实施例1制备的耐蚀防污损涂层降解亚甲基蓝溶液的曲线图；图5为实施例1制备的耐蚀防污损涂层与芽孢杆菌共混培养24h后的扫描电子显微镜图，图(a)为耐蚀防污损涂层，图(b)为对照组低碳钢。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下实施例旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。实施例1(1)无机耐蚀防污损原料制备：选择30wt％磷酸二氢铝水溶液(60g)为粘结剂，氧化铬(13g)为钝化剂，铝粉(颗粒尺寸为2μm，100g)为耐蚀功能填料和P25粉末(颗粒尺寸25nm，80g)为光催化功能填料，加入到50ml去离子水中，并进行高速搅拌0.5h(转速1000r/min)，使原料各个组分均匀分散复合。(2)基体预处理：对基体材料低碳钢表面进行除油、除锈处理，并对其表面进行喷砂处理。(3)涂层制备：利用气雾喷涂方式，在预处理的基体表面制备一层100μm的无机耐蚀防污损涂层，并加热固化。其中，气雾喷涂参数为气压为0.6Mpa，喷涂距离200mm，喷枪速度200mm/s，喷涂遍数10遍；固化参数为250℃保温1h。性能测试与表征：1、涂层形貌表征表面微观形貌观察：将本实施例制备的涂层样品置于去离子水溶液中超声处理30min，然后80℃烘干，最后表面喷Au，利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察其表面微观形貌。断面微观形貌观察：将制备的样品依次用400#、800#、1200#、1500#、2000#砂纸打磨、抛光，然后置于去离子水溶液中超声处理5min，吹干，最后表面喷Au，利用场发射扫描电子显微镜观察其断面微观形貌。场发射扫描电子显微镜图可见：该涂层连续、结构致密(图2中(a))，进一步观察断面形貌，可见涂层厚度为100μm(图2中(b))。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐蚀防污损涂层，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：

【技术特征摘要】
1.一种耐蚀防污损涂层，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：所述粘结剂选自磷酸二氢铝水溶液；所述钝化剂选自氧化铬、钨酸钠、硅酸钠中的至少一种；所述耐蚀功能填料选自铝粉和/或锌粉；所述光催化功能填料选自金属掺杂纳米二氧化钛或纯纳米二氧化钛。2.根据权利要求1所述的耐蚀防污损涂层，其特征在于：所述磷酸二氢铝水溶液的浓度为30～50wt％；所述耐蚀功能填料的尺寸为500nm～5μm；所述金属掺杂纳米二氧化钛选自银掺杂纳米二氧化钛，所述银掺杂纳米二氧化钛或纯纳米二氧化钛中均包括锐钛矿相纳米二氧化钛，粒径为5～100nm。3.根据权利要求1或2所述的耐蚀防污损涂层，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：4.一种根据权利要求1～3任一所述的耐蚀防污损涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：(1)按质量配比称取粘结剂、钝化剂、耐蚀功能填料和光催化功能填料，再与去离子水共混，混合均匀后得到原料液；(2)将所述原料液涂覆在预处理的基体表面，再经...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晶，龚永锋，所新坤，周平，刘奕，李华，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33