一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层及其制备方法和应用，属于金属防腐技术领域。本发明专利技术采用耐磨性好的热塑性聚氨酯弹性体橡胶为基体，通过硫酸钙晶须与二氧化硅的化学接枝，使得纳米二氧化硅颗粒生长在微米级硫酸钙晶须表面，再经全氟癸基三甲氧基硅烷疏水改性后形成疏水微纳米结构，将该疏水微纳米结构掺杂于TPU聚合物形成超疏水涂层，该超疏水涂层拥有优异的疏水性，不仅能极大地提高金属基底在酸、碱、盐腐蚀介质中的耐腐蚀性和耐磨性，解决超疏水涂层耐蚀不足的问题，而且还能起到增强增韧的作用从而提高耐磨性，还具有良好的化学稳定性，降低了设备、构件的安全风险，提高了超疏水涂层的耐久性，能够提升经济效益。经济效益。经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及涂层防腐
，尤其涉及一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钢是化学工业、轻工业中使用最广泛的材料之一，是整个工业的脊梁。然而由于广泛存在的腐蚀现象，每年报废的钢铁设备约相当于年产量的30％，其中约1/3由于无法回收而永久损失。统计显示，全球每年因腐蚀而产生的经济损失约占GDP的2％～4％。就目前的科学技术存量而言，从钢结构本身着手来解决腐蚀问题存在造价高、寿命短等问题，采用涂料涂装防止金属腐蚀是应用最为广泛、经济且有效的手段之一。其中，聚合物涂层在保持金属力学性能的同时，又可以提供持久高效的防护能力，且因涂覆操作方便、防腐蚀效果好的优点，已成为涂层保护法应用最多的一类材料。如环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂等，涂覆在金属表面固化后形成保护层后，将金属与腐蚀环境隔离，减缓腐蚀速率，延长金属使用寿命。但聚合物涂层的防腐能力依然有待提高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料及其制备方法和应用，所述超疏水涂层材料具有优异的防腐性能。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将硫酸钙晶须与六偏磷酸钠混合，进行第一改性，得到改性硫酸钙晶须；
[0007]将所述改性硫酸钙晶须、第一溶剂、氨水和正硅酸乙酯混合，进行原位生长，得到硫酸钙
‑
二氧化硅微纳米复合粒子；
[0008]将所述硫酸钙
‑
二氧化硅微纳米复合粒子与全氟癸基三甲氧基硅烷溶液混合，进行第二改性后，将所得改性产物与热塑性聚氨酯弹性体和第二溶剂混合，进行固化，得到硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料。
[0009]优选的，所述硫酸钙晶须的制备方法包括以下步骤：
[0010]将硫酸钙与水混合，进行水热反应后，依次进行降温和干燥，得到硫酸钙晶须。
[0011]优选的，所述水热反应的温度为130～150℃，时间为4～6h；所述降温的温度为25～40℃。
[0012]优选的，所述硫酸钙晶须与六偏磷酸钠质量比为1:0.005。
[0013]优选的，所述改性硫酸钙晶须与正硅酸乙酯的用量比为1g:(3～6)mL。
[0014]优选的，所述原位生长的pH值为8～9，温度为室温，时间为10～12h。
[0015]优选的，所述硫酸钙
‑
二氧化硅微纳米复合粒子、热塑性聚氨酯弹性体与全氟癸基
三甲氧基硅烷溶液中全氟癸基三甲氧基硅烷的用量比为1g:(1～1.5)g:(0.5～0.7)mL。
[0016]优选的，所述第二改性的温度为室温，时间为0.5～2h。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料，包括热塑性聚氨酯弹性体基体以及掺杂于所述热塑性聚氨酯弹性体基体中的全氟癸基三甲氧基硅烷改性硫酸钙
‑
二氧化硅微纳米复合粒子。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料在金属防腐领域中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料的制备方法，本专利技术采用耐磨性好的热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)为基体，通过硫酸钙晶须与二氧化硅的化学接枝，使得纳米二氧化硅颗粒生长在微米级硫酸钙晶须表面，再经全氟癸基三甲氧基硅烷疏水改性后形成疏水微纳米结构，将该疏水微纳米结构掺杂于TPU聚合物形成超疏水涂层，该超疏水涂层拥有优异的疏水性，不仅能极大地提高金属基底在酸、碱、盐腐蚀介质中的耐腐蚀性和耐磨性，解决超疏水涂层耐蚀不足的问题，而且还能起到增强增韧的作用从而提高耐磨性，还具有良好的化学稳定性，降低了设备、构件的安全风险，提高了超疏水涂层的耐久性，能够提升经济效益。
[0020]本专利技术的制备工艺简单，材料成本低，具备现场大面施工的条件，能够实现工业化应用，在金属设备、构件、管道和压力容器防腐等领域具有非常广阔的应用前景。
[0021]本专利技术制备的超疏水涂层材料具有良好的自清洁性能，可以有效防止污染物在涂层表面附着。
[0022]本专利技术制备的超疏水涂层材料的施工仅仅采用普通刷涂的方法，不需要特殊的设备，方法简单、材料成本低廉；该涂层使用的各种材料绿色环保、污染小，克服了传统超疏水涂层制备的局限性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料的制备工艺流程图；
[0024]图2为在不同降温温度制得CSW的SEM图；
[0025]图3为实施例1～2添加6mL和3mLTEOS的CSW*@SiO2SEM图；
[0026]图4为实施例2制备的CSW和CSW*@SiO2表面微观结构图；
[0027]图5为实施例2制备的超疏水涂层材料的疏水性测试结果；
[0028]图6为空白Q235钢、实施例2制备的超疏水涂层在3.5wt％腐蚀溶液中的Nyquist极化曲线以及超疏水涂层电化学测试的等效电路图；
[0029]图7为实施例2制备的超疏水涂层表面的自清洁性能效果图。
具体实施方式
[0030]如图1所示，本专利技术提供了一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0031]将硫酸钙晶须与六偏磷酸钠混合，进行第一改性，得到改性硫酸钙晶须；
[0032]将所述改性硫酸钙晶须、第一溶剂、氨水和正硅酸乙酯混合，进行原位生长，得到硫酸钙
‑
二氧化硅微纳米复合粒子；
[0033]将所述硫酸钙
‑
二氧化硅微纳米复合粒子与全氟癸基三甲氧基硅烷溶液混合，进行第二改性后，将所得改性产物与热塑性聚氨酯弹性体和第二溶剂混合，进行固化，得到硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料。
[0034]在本专利技术中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0035]本专利技术将硫酸钙晶须与六偏磷酸钠混合，进行第一改性，得到改性硫酸钙晶须。
[0036]在本专利技术中，所述硫酸钙晶须(CSW)的制备方法优选包括以下步骤：
[0037]将硫酸钙与水混合，进行水热反应后，依次进行降温和干燥，得到硫酸钙晶须。
[0038]在本专利技术中，所述硫酸钙与水的用量比优选为2.4g:50mL；所述水热反应优选在反应釜中进行；所述水热反应的温度优选为130～150℃，时间优选为4～6h；升温至所述水热反应的温度的升温速率优选为6～10℃/min。
[0039]完成所述水热反应后，本专利技术优选将所得产物降温后，洗涤干燥，得到硫酸钙晶须；所述降温的温度优选为25～40℃。本专利技术对所述洗涤干燥没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料的制备方法，包括以下步骤：将硫酸钙晶须与六偏磷酸钠混合，进行第一改性，得到改性硫酸钙晶须；将所述改性硫酸钙晶须、第一溶剂、氨水和正硅酸乙酯混合，进行原位生长，得到硫酸钙
‑
二氧化硅微纳米复合粒子；将所述硫酸钙
‑
二氧化硅微纳米复合粒子与全氟癸基三甲氧基硅烷溶液混合，进行第二改性后，将所得改性产物与热塑性聚氨酯弹性体和第二溶剂混合，进行固化，得到硫酸钙晶须复合二氧化硅超疏水涂层材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸钙晶须的制备方法包括以下步骤：将硫酸钙与水混合，进行水热反应后，依次进行降温和干燥，得到硫酸钙晶须。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为130～150℃，时间为4～6h；所述降温的温度为25～40℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸钙晶须与六偏磷酸钠质量比为1:0.005。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，申彬彬，
申请(专利权)人：陕西龙麟纳纤材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：