一种金属防腐蚀涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种金属防腐蚀涂层及其制备方法，所述金属防腐蚀涂层是通过如下方法制备得到：(1)将氟化石墨和/或氟化石墨烯分散于有机溶剂中，形成悬浮液；(2)将步骤(1)得到的悬浮液先与环氧树脂混合，再与环氧树脂固化剂混合，得到金属防腐蚀涂液；(3)将步骤(2)得到的金属防腐蚀涂液沉积在金属基底表面，干燥固化，形成所述金属防腐蚀涂层。本发明专利技术提供的金属防腐蚀涂层具有良好的耐刮擦性能、粘结性能、透光性和疏水性能，其阻抗模量相比金属基底可提高6个数量级，能够有效防止金属的腐蚀。

A metal anticorrosive coating and its preparation method

The invention provides a metal anticorrosive coating and a preparation method thereof. The metal anticorrosive coating is prepared by the following methods: (1) dispersing graphite fluoride and/or graphene fluoride in organic solvents to form a suspension; (2) mixing the suspension obtained in step (1) first with epoxy resin and then with epoxy resin curing agent to obtain a metal anticorrosive coating solution; (3) mixing steps with epoxy resin curing agent to obtain a metal anticorrosive coating solution; (3) dispersing graphene fluori Suddenly (2) the metal anticorrosive coating solution obtained is deposited on the surface of the metal base, dried and solidified to form the metal anticorrosive coating. The metal anticorrosive coating provided by the invention has good scratch resistance, bonding performance, light transmission and hydrophobic performance, and its impedance modulus can be increased by 6 orders of magnitude compared with the metal base, and can effectively prevent metal corrosion.

【技术实现步骤摘要】
一种金属防腐蚀涂层及其制备方法
本专利技术属于涂膜
，涉及一种防腐蚀涂层，尤其涉及一种金属防腐蚀涂层及其制备方法。
技术介绍
金属材料的腐蚀是指因金属所处的环境发生电化学或者化学反应，从而导致的变质和失效的现象。其中也包括其他因素，如生物因素、力学因素的共同作用。目前，一种最经济、最有效、也应用最广泛的腐蚀保护方法是对金属表面进行涂膜。一般防腐蚀涂层有以下几点基本要求：(1)可以有效地阻止氧气、水、离子等的渗透，阻止电化学反应的进行；(2)涂层对腐蚀介质有较好的化学稳定性，酸与碱等腐蚀介质不会造成涂层的降解；(3)涂层对金属基底有良好的界面粘结力，不会在使用的过程脱落而失效，具有良好的耐刮擦性能；(4)涂层优异的物理机械性能。环氧树脂因其分子结构中含有活性环氧基以及羟基等强极性基团，使得涂层对金属基底具有优异的附着力。此外，环氧树脂在固化后，内部交联的网络结构使得其具有良好的耐化学腐蚀性能。但是，单一的环氧树脂涂层耐磨性能较差，使用寿命短，很难广泛的应用于工业金属防腐蚀涂层保护。在环氧树脂基体中引入层状粒子可以进一步地有效阻止氧气、水、离子等的渗透，提高环氧树脂涂层的防腐蚀性能。但是，这些层状粒子一般在环氧树脂基体中会自发团聚，导致涂层各部分不均一，力学性能下降，耐刮擦性能和防腐蚀性能没有明显提升。CN107312162A公开了一种环氧树脂固化剂、一种环氧树脂材料及其制备方法。其直接先将氟化石墨(烯)与环氧树脂固化剂共混，然后再与环氧树脂单体共混得到复合材料。上述方法在实施的过程中，因没有预先添加溶剂，氟化石墨(烯)在环氧树脂基体中分散较差，并且部分的胺类固化剂会与氟化石墨(烯)发生物理或化学反应，使得添加的胺类固化剂含量不确定，影响了环氧树脂单体与固化剂之间的官能团反应，最后得到的复合材料可能固化不完全，导致复合材料物理或化学性能下降。此外，上述复合材料制备过程中所得到的前驱体共混物的粘度因添加氟化石墨(烯)，并且没有辅助溶剂调控粘度，使得前驱体共混物的粘度较高，不适合作为涂层材料，喷涂或刮涂或涂抹或浸泡在各种各样的基底表面。因此，在本领域有待研发一种新型有效的用于金属表面的耐刮擦防腐蚀涂层。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种金属防腐蚀涂层及其制备方法。该涂层具有良好的耐刮擦性能、粘结性能、透光性和疏水性能，能够有效防止金属的腐蚀。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种金属防腐蚀涂层的制备方法，包括如下步骤：(1)将氟化石墨和/或氟化石墨烯分散于有机溶剂中，形成悬浮液；(2)将步骤(1)得到的悬浮液先与环氧树脂混合，再与环氧树脂固化剂混合，得到金属防腐蚀涂液；(3)将步骤(2)得到的金属防腐蚀涂液沉积在金属基底表面，干燥固化，形成所述金属防腐蚀涂层。氟化石墨(烯)作为石墨(烯)的新型衍生物，既保持了石墨(烯)高强度的性能，又因氟原子的引入带来了疏水性增强、表面能降低及带隙展宽等新颖的界面和物理化学性能。氟化石墨(烯)这些独特的性能使其在高电介质材料、新型纳米电子器件、润滑材料等领域具有广泛的应用前景。氟化石墨(烯)因含有氟原子，具有较强的极性，而环氧树脂中的脂肪胺类固化剂可与氟化石墨烯形成强烈的氢键相互作用，有利于提高氟化石墨(烯)在环氧树脂基体中的分散。氟化石墨(烯)本身的层状结构可有效阻止氧气、水、电解液的渗入，提高环氧树脂的物理阻隔作用。此外，氟化石墨(烯)本身的超疏水性能，使得涂层表面富含低表面能的氟原子，对水、电解液起到有效的排斥作用，进一步地提高涂层的防腐蚀性能。并且，环氧树脂与氟化石墨本身作为电的绝缘材料，阻止金属腐蚀过程中阴极与阳极直接接触，使得防腐蚀性能进一步得到提高。另一方面，由于无机刚性层状粒子的氟化石墨(烯)的引入，提高了涂层的机械强度，进而改善涂层的耐刮擦性能。本专利技术先将氟化石墨和/或氟化石墨烯分散于有机溶剂中，有助于其与环氧树脂的均匀混合，且避免了其与固化剂发生直接反应。形成的涂层中，氟化石墨和/或氟化石墨烯呈现均匀的分散层叠结构。作为本专利技术的优选技术方案，所述氟化石墨和/或氟化石墨烯占所述金属防腐蚀涂层质量的0-10％，不包括0；例如可以是0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等。优选地，步骤(1)中所述分散的方法为：先机械搅拌，再超声分散。作为本专利技术的优选技术方案，所述有机溶剂选自四氢呋喃、丁酮、乙酸乙酯或甲苯中的一种或至少两种的组合；所述组合典型但非限制性实例有：四氢呋喃与丁酮的组合、四氢呋喃与乙酸乙酯的组合、四氢呋喃与甲苯的组合、丁酮与乙酸乙酯的组合、丁酮与甲苯的组合等。专利技术人通过研究发现，相较于乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺等常用于溶解环氧树脂的溶剂，本专利技术所述有机溶剂不仅能够溶解环氧树脂，而且对于氟化石墨、氟化石墨烯还具有良好的分散作用，有助于氟化石墨和/或氟化石墨烯在涂层中的均匀分散，进一步改善涂层的性能。作为本专利技术的优选技术方案，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。作为本专利技术的优选技术方案，所述环氧树脂固化剂为胺类固化剂。优选地，所述胺类固化剂选自芳香胺、乙醇胺或聚醚胺中的一种或至少两种的组合；所述组合典型但非限制性实例有：芳香胺与乙醇胺的组合、芳香胺与聚醚胺的组合、乙醇胺与聚醚胺的组合等。优选地，所述胺类固化剂为聚醚胺。作为本专利技术的优选技术方案，步骤(3)中所述沉积的方法为喷涂、刮涂、涂抹或浸泡，优选为刮涂。作为本专利技术的优选技术方案，所述金属基底的材质为不锈钢、高速钢、铝合金、镁合金或钛合金。作为本专利技术的优选技术方案，步骤(3)中所述干燥的方法为自然干燥、鼓风干燥或真空干燥，优选为鼓风干燥。优选地，步骤(3)中所述固化的温度为50-100℃，例如可以是50℃、52℃、53℃、55℃、56℃、58℃、60℃、62℃、63℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃、90℃、92℃、95℃、98℃或100℃等；时间为12-24h，例如可以是12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h或24h等。作为本专利技术的优选技术方案，所述金属防腐蚀涂层的厚度为10-100μm；例如可以是10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm或100μm等。另一方面，本专利技术提供一种金属防腐蚀涂层，所述金属防腐蚀涂层是由本专利技术第一方面提供的方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的金属防腐蚀涂层具有优异的防腐蚀性能，涂层的阻抗模量相较于金属基底可提高6个数量级；2、本专利技术提供的金属防腐蚀涂层具有较高的弹性回复性能和较低的刮擦残余深度，表现出良好的耐刮擦性能；3、本专利技术提供的金属防腐蚀涂层与金属基底间具有优异的界面相互作用，粘结性能好，增加了涂层的使用寿命；4、本专利技术提供的金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将氟化石墨和/或氟化石墨烯分散于有机溶剂中，形成悬浮液；(2)将步骤(1)得到的悬浮液先与环氧树脂混合，再与环氧树脂固化剂混合，得到金属防腐蚀涂液；(3)将步骤(2)得到的金属防腐蚀涂液沉积在金属基底表面，干燥固化，形成所述金属防腐蚀涂层。

【技术特征摘要】
1.一种金属防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将氟化石墨和/或氟化石墨烯分散于有机溶剂中，形成悬浮液；(2)将步骤(1)得到的悬浮液先与环氧树脂混合，再与环氧树脂固化剂混合，得到金属防腐蚀涂液；(3)将步骤(2)得到的金属防腐蚀涂液沉积在金属基底表面，干燥固化，形成所述金属防腐蚀涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟化石墨和/或氟化石墨烯占所述金属防腐蚀涂层质量的0-10％，不包括0；优选地，步骤(1)中所述分散的方法为：先机械搅拌，再超声分散。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自四氢呋喃、丁酮、乙酸乙酯或甲苯中的一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷凡，孙大陟，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44