一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法及应用技术

本发明专利技术属于防腐涂料制备技术领域，具体涉及一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法及应用，本发明专利技术先分别通过石墨烯、钛酸四丁酯制备得到石墨烯二氧化钛复合物；通过偏钒酸钠、氯化锌、氯化铝制备得到锌铝水滑石防腐材料；通过聚二甲基硅氧烷、四氢呋喃制备得到PDMS有机乳液；然后通过盐酸多巴胺和锌铝水滑石防腐材料对石墨烯二氧化钛复合物进行表面改性，得到多巴胺改性复合材料；最后通过多巴胺改性复合材料和PDMS有机乳液制备得到改性防腐超疏水一体化涂料。经性能测试发现，与常规海洋用防腐涂料相比，本发明专利技术制备的涂料具有更好的防腐超疏水效果，应用于海洋防腐领域中，能有效延长涂料在保护基底上的服役寿命。能有效延长涂料在保护基底上的服役寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于防腐涂料制备
，具体涉及一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]海洋是人类可持续发展的重要战略空间，是当今世界各国赢得竞争优势的战略制高点。发展海洋经济离不开海洋工程装备的大规模应用，海洋工程装备是发展海洋经济的基石，是推进和实施国家海洋战略的重要内容。然而，海洋装备长期服役于严酷的海洋环境下，无法回避的是海洋工程材料的腐蚀损伤、磨蚀失效和生物污损，带来巨大的经济损失。海洋腐蚀行为不仅造成各种海洋工程基础设施和设备的损坏和功能丧失，缩短其使用寿命，造成资源、材料和能源的巨大浪费；而且还会导致突发性的灾难事故，引发油气泄露，污染海洋环境，甚至造成人身伤亡。因此，大力发展海洋工程腐蚀与防控技术，对于保障海洋工程装备的服役安全与可靠性，降低重大灾害性事故的发生，发展我国海洋经济、建设海洋强国具有重要的意义。针对海洋腐蚀问题所带来的一系列后果，科学家们提出了许多解决方法，如表面防腐蚀技术、缓蚀剂保护以及电化学保护等防护措施，其中在被保护基体上喷涂耐蚀涂料因其生产成本低、维护方便、服役寿命较长等优点，目前被广泛运用于海洋防腐蚀领域，在实际应用市场和科学研究中受到重视。
[0003]然而，海洋环境涉及气象、流体、物理、化学以及生物等多领域复杂因素，随着海洋工程装备产业发展的逐步深入，传统的喷涂防护材料(如铝、锌、锌铝合金、锌铝镁(稀土)合金、金属陶瓷以及陶瓷涂层等)已逐渐不能满足严苛海洋环境下先进装备防护的使役需求。因此，针对严苛海洋环境研发高性能、耐腐蚀、长服役寿命、经济化的防护新材料及其可应用性的探索已迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法，所制备得到的涂料具有更好的防腐超疏水效果，应用于海洋防腐领域中，能有效延长涂料在保护基底上的服役寿命。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]本专利技术提供一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、通过石墨烯和钛酸四丁酯制备石墨烯二氧化钛复合物；
[0008]S2、通过偏钒酸钠、氯化锌和氯化铝制备锌铝水滑石防腐材料；
[0009]S3、通过盐酸多巴胺和步骤S2中的锌铝水滑石防腐材料对步骤S1中的石墨烯二氧化钛复合物进行表面改性，得到多巴胺改性复合材料；
[0010]S4、通过聚二甲基硅氧烷和四氢呋喃制备PDMS有机乳液；
[0011]S5、通过步骤S3的多巴胺改性复合材料和步骤S4的PDMS有机乳液制备得到改性防腐超疏水一体化涂料。
[0012]本专利技术利用钛酸四丁酯水解得到二氧化钛凝胶所具备的优异物理性能，改变石墨烯在涂料中的填料占比，从而大大降低涂料的生产成本及改善涂料本身的机械性能；利用锌铝水滑石的层状结构进一步增加涂层的阻隔性能，此外，其高阴离子交换能力有助于从海洋腐蚀环境中去除侵蚀性离子，如氯离子；利用多巴胺的黏附性和化学活性，增加了复合物的活性位点密度，从而提高其与有机高分子聚合物的结合，如与环氧树脂的相容性，从而改善其在涂料中的分散性，能有效延长涂料在保护基底上的服役寿命；PDMS的加入使涂料获得超疏水性，从而具备高强度的抗水分子渗透性；综上所述，本专利技术制备的涂料实现理想且经济可行的防腐超疏水效果。
[0013]优选地，所述石墨烯二氧化钛复合物的制备包括以下步骤：
[0014]S11、将石墨烯分散于有机溶剂中，经超声分散得到石墨烯分散液；
[0015]S12、将钛酸四丁酯、无水乙醇、水组成混合溶液，经充分搅拌得到水解溶液；
[0016]S13、将S11中的石墨烯分散液和S12中的水解溶液相混合，混匀后于120℃-180℃下溶剂热反应6-12h；反应后经抽滤、洗涤和干燥得到石墨烯二氧化钛复合物。
[0017]进一步地，步骤S11所述的有机溶剂为无水乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0018]进一步地，步骤S11所述的石墨烯在有机溶剂中的浓度为0.001g/mL-0.0032g/mL。
[0019]进一步地，步骤S11所述超声分散的时间为1-3h。
[0020]进一步地，步骤S12所述钛酸四丁酯、无水乙醇、水的体积比为1:(5-7):1。
[0021]进一步地，步骤S12所述钛酸四丁酯、无水乙醇、水混合溶液经搅拌后缓慢滴加冰醋酸调节pH为5.5-6.0，以减缓该水解过程。
[0022]进一步地，步骤S13所述石墨烯分散液和水解溶液的体积比为1：(1-2)。
[0023]优选地，所述锌铝水滑石防腐材料的制备包括以下步骤：
[0024]S21、搅拌状态下将偏钒酸钠(NaVO3)溶于水中，先调节pH至4.5使溶液呈现橙黄色后，再调节pH调至6.3，使十钒酸盐转化为偏钒酸盐物质,得到偏钒酸钠溶液；
[0025]S22、将氯化锌和氯化铝溶于水中，调节pH为6.5后与步骤S21所得的偏钒酸钠溶液相混合；
[0026]S23、将碳酸钠和氢氧化钠溶于水中得到碱性溶液，然后加入步骤S22中的混合溶液中，置于200-350℃下水热反应10-24h，反应后经抽滤、洗涤、洗涤、煅烧和研磨后得到锌铝水滑石防腐材料。
[0027]进一步地，步骤S21所述偏钒酸钠在水中的浓度为(0.08-0.12)g/mL。
[0028]进一步地，步骤S22所述氯化锌在水中的浓度为(0.04-0.06)g/mL，所述氯化铝在水中的浓度为(0.03-0.05)g/mL。
[0029]进一步地，步骤S22所述氯化锌和氯化铝的水溶液与步骤S21所得的溶液的体积比为1:(3-5)。
[0030]进一步地，步骤S23所述碳酸钠在水中的浓度为(0.045-0.065)g/mL，所述氢氧化钠在水中的浓度为(0.035-0.055)g/mL。
[0031]进一步地，步骤S23所述碱性溶液与步骤S22中的混合溶液的体积比为12:(20-30)。
[0032]进一步地，步骤S23所述煅烧为350-450℃下煅烧12-36h。具体地，所述煅烧为400
℃下煅烧24h。
[0033]优选地，所述多巴胺改性复合材料的制备包括以下步骤：
[0034]S31、将步骤S1中的石墨烯二氧化钛复合物分散于Tris缓冲液中，经超声分散后加入盐酸多巴胺和S2中的锌铝水滑石防腐材料，充分搅拌使得多巴胺在弱碱性环境下发生氧化自聚合反应，对复合物进行表面改性；
[0035]S32、步骤S31中所得的溶液经抽滤、干燥和和研磨后得到多巴胺改性复合材料。
[0036]进一步地，所述Tris缓冲液的制备方法为：将三(羟甲基)氨基甲烷加入水中(质量浓度为0.0025g/mL)，在磁力搅拌器下(200rpm-600rpm)充分搅拌1-2h，并用稀盐酸溶液缓慢滴加到溶液中并调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过石墨烯和钛酸四丁酯制备石墨烯二氧化钛复合物；S2、通过偏钒酸钠、氯化锌和氯化铝制备锌铝水滑石防腐材料；S3、通过盐酸多巴胺和步骤S2中的锌铝水滑石防腐材料对步骤S1中的石墨烯二氧化钛复合物进行表面改性，得到多巴胺改性复合材料；S4、通过聚二甲基硅氧烷和四氢呋喃制备PDMS有机乳液；S5、通过步骤S3的多巴胺改性复合材料和步骤S4的PDMS有机乳液制备得到改性防腐超疏水一体化涂料。2.根据权利要求1所述一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯二氧化钛复合物的制备包括以下步骤：S11、将石墨烯分散于有机溶剂中，经超声分散得到石墨烯分散液；S12、将钛酸四丁酯、无水乙醇、水组成混合溶液，经充分搅拌得到水解溶液；S13、将S11中的石墨烯分散液和S12中的水解溶液相混合，混匀后于120℃-180℃下溶剂热反应6-12h；反应后经抽滤、洗涤和干燥得到石墨烯二氧化钛复合物。3.根据权利要求1所述一种改性防腐超疏水一体化涂料的制备方法，其特征在于，所述锌铝水滑石防腐材料的制备包括以下步骤：S21、搅拌状态下将偏钒酸钠溶于水中，先调节pH至4.5使溶液呈现橙黄色后，再调节pH调至6.3，使十钒酸盐转化为偏钒酸盐物质，得到偏钒酸钠溶液；S22、将氯化锌和氯化铝溶于水中，调节pH为6.5后与步骤S21所得的钒酸钠溶液相混合；S23、将碳酸钠和氢氧化钠溶于水中得到碱性溶液，然后加入步骤S22中的混合溶液中，置于200-350℃下水热反应10-24h，反应后经抽滤、洗涤、洗涤、煅烧和研磨后得到锌铝水滑石防腐材料。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘法谦，赖宏达，胡雅辉，罗舒文，谭旗清，林美金，郭辉，杨皓程，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：