一种具有超疏水涂层的复合材料及其制备方法、基底材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有超疏水涂层的复合材料及其制备方法、基底材料及其制备方法，属于金属材料防腐技术领域。本发明专利技术的复合材料的制备方法，包括提供包括金属材料基底本体和复合材料层的基底材料；复合材料层中包括至少一种含碳碳双键的化合物；将复合材料层与主要由不饱和烯属聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂组成的混合体系接触后进行聚合反应。该制备方法，在基底材料上原位聚合形成具有微纳复合结构的超疏水涂层，超疏水涂层中聚合物的粒径为20～50nm，静态水接触角超过150°，具有稳定性好、涂层不易脱落以及优异的耐腐蚀性，在金属防腐、防锈等领域具有潜在应用。

A composite material with superhydrophobic coating and its preparation method, substrate material and preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有超疏水涂层的复合材料及其制备方法、基底材料及其制备方法
本专利技术涉及一种具有超疏水涂层的复合材料及其制备方法、基底材料及其制备方法，属于金属材料防腐

技术介绍
金属材料作为常用的材料之一，在各行各业中都有广泛应用，与我们的日常生活息息相关。由于金属本身的活泼性以及环境的影响，金属腐蚀的发生无可避免。目前腐蚀已经成为世界各国共同面对的重大问题之一。金属腐蚀可定义为材料在工作环境中，与其中的各种化学成分相互作用，在金属的表面发生化学、电化学或生化反应而造成金属材料的组成结构发生破坏，从而影响到金属材料的使用性能。根据金属腐蚀机理，世界各国对金属腐蚀的防护进行了广泛的研究。随着现代科技的进步，到目前为止已经涌现出众多的防护手段，其防腐技术也在不断的提高，主要可以分为以下几类：添加缓蚀剂、电化学保护、金属防腐蚀涂层法。其中金属防腐蚀涂层是最常用的一种方法，它是指在金属的表面涂一层具有保护性的覆盖层，可避免金属材料与腐蚀介质直接接触，隔断金属与周围介质发生化学作用的可能，使得涂层下的金属不被破坏，从而达到防腐的效果。涂层需具有保护性，要求其具有结构致密、能够阻挡介质的通过、在金属表面上分布均匀，同时与金属基体具有良好的结合力。在金属表面有机防腐蚀涂层，具有施工简便、适应性广、不受设备面积和形状约束、重涂和修复方便等优点，因此有机涂层是目前最常用、最有效同时也是最经济的防护方法。目前国内外对有机涂层进行了广泛的研究，并相继开发了多种性能优异的有机涂层，主要有聚氯醚、聚苯硫醚、聚氨酯、聚苯胺、聚脲、环氧树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、橡胶类等涂层材料。基于阻隔原理制备的防腐蚀涂层，虽然改善了金属的防腐蚀性能，但是涂层稳定性欠缺。最近的研究成果表明，超疏水表面能显著提高金属耐腐蚀性能。因此随着超疏水涂层的不断发展，基于超疏水原理，在金属表面构筑超疏水涂层则能够有效改善金属腐蚀的问题，这是一种不同与常规防腐蚀涂层的制备策略。金属基体制备的超疏水表面由于具有疏水性的粗糙微观结构和较高的静态表观接触角，使腐蚀性离子难以达到材料表面，从而达到防腐蚀的目的。ZhangXiangtai等[ZhangX.,etal.Preparationofsuper-hydrophobiczinccoatingforcorrosionprotection[J].ColloidsandSur-facesA:PhysicochemicalandEngineeringAspects,2014,454(1):113-118]通过电化学沉积与聚丙烯改性，在锌表面制备复合超疏水膜，表面接触角达170±2°。测试结果显示，该超疏水表面显著提高了锌镀层的防腐性能。ZhaoLin等[ZhaoL.,LiuQ.,GaoR.,etal.One-stepmethodforthefabricationofsuperhydrophobicSurfaceonmagnesiumalloyanditscorrosionprotection,antifoulingperformance[J].CorrosionScience,2014,80(3)177-183]用溶液浸泡法在镁合金表面一步制备了接触角达165±2°的超疏水表面，表面具有优异的防腐蚀和抗污性能。HeGe等[HeG.,LuS.,XuW.,etal.Fabricationofdurablesuper-hydrophobicelectrodepositedtinsurfaceswithtremella-likestructu-reoncoppersubstrate[J].Surface&CoatingsTechnology,2017,309:590-599]采用磁场搅拌兼电沉积的方法，在铜基体上制备了接触角达170°的超疏水锡涂层，该涂层的疏水性极大改善了铜表面的耐腐蚀性能。尽管目前，金属超疏水涂层研究领域取得了明显的进步。而且随着新技术的不断发展，新的制备工艺和制备理论不断出现，人们已经成功制备出各种性能优异的超疏水涂层，超疏水涂层在人们生活和生产中影响进一步扩大，并在未来的生活中有着广阔的应用前景。但是从人工制备的超疏水涂层的表面性能看，超疏水涂层性能的稳定以及在金属材料基底上的附着力不高，易磨损，长期使用过程中超疏水性能会逐渐下降，在一定程度上影响了超疏水涂层的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，能够提高超疏水涂层的稳定性和附着力。本专利技术还提供了一种采用上述制备方法制得的具有超疏水涂层的复合材料，具有良好的稳定性。本专利技术还提供了一种用于制备上述具有超疏水涂层的复合材料的基底材料，能够提高超疏水涂层的稳定性。本专利技术还提供了一种工艺简单的上述基底材料的制备方法。为了实现以上目的，本专利技术的具有超疏水涂层的复合材料的制备方法所采用的技术方案是：一种具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，包括以下步骤：提供基底材料；所述基底材料包括金属材料基底本体和涂覆在金属材料基底本体上的复合材料层；所述复合材料层中包括至少一种含碳碳双键的化合物；将所述基底材料的复合材料层与主要由不饱和烯属聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂组成的混合体系接触后进行聚合反应。本专利技术的具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，以复合材料层中分布于复合材料层表层的碳碳双键作为纽带，通过不饱和烯属单体在基底材料表面进行聚合反应，在基底材料上原位聚合形成具有微纳复合结构的超疏水涂层，超疏水涂层中聚合物的粒径为20～50nm，静态水接触角超过150°，具有稳定性好、涂层不易脱落以及优异的耐腐蚀性，对金属材料基底本体具有良好的防腐、防锈作用。将所述基底材料的复合材料层与主要由不饱和烯属聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂组成的混合体系接触后进行聚合反应为：将所述基底材料浸入所述混合体系中进行聚合反应。所述不饱和烯属聚合单体为含苯环的烯烃类化合物。以含苯环的烯烃类化合物作为不饱和烯属聚合单体能够大大提高超疏水层的疏水性能。所述交联剂为至少含两个碳碳双键的烯烃类化合物。以含两个碳碳双键的烯烃类化合物作为交联剂能够使聚合物涂层形成交联结构，一方面提高涂层的力学性能；另一方面有利于形成聚合物微纳复合结构，提高超疏水性。为了提高形成的超疏水涂层与基底材料的结合力，优选的，所述基底材料采用包括如下步骤的方法进行制备：提供涂层材料；所述涂层材料包括所述金属材料基底本体和固结在所述金属材料基底本体上的粘结剂固化层；用于形成所述粘结剂固化层的粘结剂固结后形成的化合物的分子中含有活性基团；所述活性基团为氨基、亚氨基、羟基中的至少一种；将所述涂层材料含有所述活性基团的化合物与烯属不饱和有机酸进行反应。超疏水涂层的稳定性与超疏水表面的稳定性以及超疏水涂层与基底材料的结合力强弱有关，通过提高超疏水涂层与基底材料的结合力，可以提高超疏水涂层的稳定性。为了进一步提高的超疏水涂层的稳定性，优选的，所述粘结剂选自脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯醇中的至少一种。所述烯属不饱和有机酸为烯属不饱和羧酸。烯属不饱和羧酸为粘结剂层和超疏水层提供了以共价键结合的连接纽带，一方面分子中的羧基与粘结剂固化层表面的活性基团反应，形成酰胺键或者酯键；另一方面分子中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：提供基底材料；所述基底材料包括金属材料基底本体和涂覆在金属材料基底本体上的复合材料层；所述复合材料层中包括至少一种含碳碳双键的化合物；将所述基底材料的复合材料层与主要由不饱和烯属聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂组成的混合体系接触后进行聚合反应。

【技术特征摘要】
1.一种具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：提供基底材料；所述基底材料包括金属材料基底本体和涂覆在金属材料基底本体上的复合材料层；所述复合材料层中包括至少一种含碳碳双键的化合物；将所述基底材料的复合材料层与主要由不饱和烯属聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂组成的混合体系接触后进行聚合反应。2.根据权利要求1所述的具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，其特征在于：将所述基底材料的复合材料层与主要由不饱和烯属聚合单体、交联剂、引发剂和溶剂组成的混合体系接触后进行聚合反应为：将所述基底材料浸入所述混合体系中进行聚合反应。3.根据权利要求1所述的具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，其特征在于：所述不饱和烯属聚合单体为含苯环的烯烃类化合物。4.根据权利要求1所述的具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，其特征在于：所述交联剂为至少含两个碳碳双键的烯烃类化合物。5.根据权利要求1所述的具有超疏水涂层的复合材料的制备方法，其特征在于：所述基底材料采用包括如下步骤的方法进行制备：提供涂层材料；所述涂层材料包括所述金属材料基底本体和固结在所述金属材料基底本体上的粘结剂固化层；用于形成所述粘结剂固化层的粘结剂固结后形成的化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭淑鸽，高喜平，王栓，苏怡田，晋小盘，勾明雷，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41