一种微纳结构超疏水涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种微纳结构超疏水涂层及其制备方法和应用。本发明专利技术的微纳结构超疏水涂层的组成包括底涂层和面涂层，底涂层的组成包括聚二甲基硅氧烷、微米/亚微米级的二氧化硅粒子和固化剂，面涂层的组成包括聚二甲基硅氧烷、疏水纳米二氧化硅粒子和固化剂。本发明专利技术的微纳结构超疏水涂层具有耐磨性优异、耐腐蚀性好、附着力大、制备过程简单、制备工艺安全环保等优点，用于金属防腐效果优异，适合进行大面积推广应用。积推广应用。积推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳结构超疏水涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属防腐
，具体涉及一种微纳结构超疏水涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]金属是工业生产和日常生活中十分常见的材料，广泛应用于建筑、车辆、航空航天、工业设备和娱乐设施等领域。金属材料处于腐蚀性工作环境(例如：水、酸、碱、盐等)中时容易发生化学腐蚀或电化学腐蚀，从而会出现性能的下降，甚至有可能会造成严重损失，因此，金属防腐至关重要。
[0003]超疏水涂层通常是指水接触角大于150
°
，滚动角小于10
°
的涂层，其在自清洁、防污、减阻、油水分离、防腐蚀、防结冰等多个领域展现出优异的性能，备受关注。研究表明，通过在金属表面构筑超疏水涂层可以赋予金属优异的防腐性能。在水环境中，超疏水涂层对水具有极强的排斥作用，能够在涂层表面形成一层“空气膜”，可以大幅缩小腐蚀介质与金属表面的接触面积，起到隔绝保护的作用，同时还能有效抑制金属基体和介质的电子转移而延缓电化学氧化过程的发生，最终可以有效提高金属的耐蚀性能。然而，现有的超疏水涂层普遍存在附着力小、耐磨性差、耐腐蚀性差、制备过程复杂、制备工艺不够环保等问题，难以完全满足实际应用要求。
[0004]因此，开发一种耐磨性好、耐腐蚀性好、附着力大、制备过程简单、制备工艺安全环保的超疏水涂层具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种微纳结构超疏水涂层及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种微纳结构超疏水涂层，其组成包括底涂层和面涂层；所述底涂层的组成包括聚二甲基硅氧烷、微米/亚微米级的二氧化硅粒子和固化剂；所述面涂层的组成包括聚二甲基硅氧烷、疏水纳米二氧化硅粒子和固化剂。
[0008]优选的，所述微米级的二氧化硅粒子的粒径为1μm～2μm。
[0009]优选的，所述亚微米级的二氧化硅粒子的粒径为0.5μm～1μm。
[0010]优选的，所述底涂层中的聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为5～10:1。
[0011]优选的，所述疏水纳米二氧化硅粒子的粒径为10nm～50nm。
[0012]优选的，所述疏水纳米二氧化硅粒子为六甲基二硅胺烷改性的纳米二氧化硅粒子。
[0013]优选的，所述六甲基二硅胺烷改性的纳米二氧化硅粒子通过以下方法制成：将纳米二氧化硅粒子和六甲基二硅胺烷(HMDS)分散在正己烷中，再65℃～75℃冷凝回流8h～12h，过滤，取滤得的固体用正己烷洗涤，再进行干燥，即得六甲基二硅胺烷改性的纳米二氧化硅粒子。
[0014]优选的，所述纳米二氧化硅粒子、六甲基二硅胺烷、正己烷的质量比为1:4～8:40～50。
[0015]优选的，所述面涂层中的聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为5～10:1。
[0016]一种如上所述的微纳结构超疏水涂层的制备方法包括以下步骤：
[0017]1)将聚二甲基硅氧烷、微米/亚微米级的二氧化硅粒子和固化剂分散在溶剂中制成底涂液，并将聚二甲基硅氧烷、疏水纳米二氧化硅粒子和固化剂分散在溶剂中制成面涂液；
[0018]2)将底涂液涂覆在基材表面进行预固化，形成底涂层；
[0019]3)将面涂液涂覆在底涂层上进行固化，形成面涂层，即得微纳结构超疏水涂层。
[0020]优选的，步骤1)所述溶剂为正己烷、四氢呋喃、二甲苯、乙酸乙酯中的至少一种。
[0021]优选的，步骤1)所述面涂液中疏水纳米二氧化硅粒子的浓度为0.02g/mL～0.10g/mL。
[0022]优选的，步骤2)所述基材为铝板、铝合金板、锌板、锌合金板、镀锌板、镀铝板中的一种。
[0023]优选的，步骤2)所述基材进行过活化处理。
[0024]优选的，所述活化处理的具体操作为：将基材进行打磨和水洗，再浸入碱液进行浸泡。
[0025]优选的，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水中的至少一种。
[0026]优选的，所述碱液的浓度为0.5mol/L～2.0mol/L。
[0027]优选的，所述浸泡的时间为1min～2min。
[0028]优选的，步骤2)所述涂覆的方式为喷涂、旋涂、浸涂中的一种。
[0029]优选的，步骤2)所述预固化在80℃～120℃下进行，预固化时间为30min～60min。
[0030]优选的，步骤3)所述涂覆的方式为喷涂、旋涂、浸涂中的一种。
[0031]优选的，步骤3)所述固化在80℃～120℃下进行，固化时间为60min～120min。
[0032]一种如上所述的微纳结构超疏水涂层用于金属防腐的应用。
[0033]本专利技术的有益效果是：本专利技术的微纳结构超疏水涂层具有耐磨性优异、耐腐蚀性好、附着力大、制备过程简单、制备工艺安全环保等优点，用于金属防腐效果优异，适合进行大面积推广应用。
[0034]具体来说：
[0035]1)本专利技术的微纳结构超疏水涂层的接触角大于150
°
，滚动角小于10
°
，在1250N/m2的负荷下磨损50次或经过质量分数为3.5wt％的NaCl溶液浸泡7天后仍具备超疏水性，电化学阻抗值最高可达8.74
×
105Ω
·
cm2，附着力达到0级，具有优异的超疏水性、耐磨性、耐腐蚀性和基材附着力；
[0036]2)本专利技术的微纳结构超疏水涂层的制备方法简单、制备条件温和、原材料成本低，且无需使用有毒有害的原料，易于大规模制备。
附图说明
[0037]图1为实施例1中的微纳结构超疏水涂层的水接触角图。
[0038]图2为实施例1中的微纳结构超疏水涂层的截面的SEM图。
[0039]图3为实施例1中的微纳结构超疏水涂层和对比例1～2中的超疏水涂层的耐磨性测试结果图。
[0040]图4为实施例1中的微纳结构超疏水涂层和对比例1中的超疏水涂层的耐盐水浸泡测试结果图。
[0041]图5为实施例1中的微纳结构超疏水涂层和对比例1中的超疏水涂层的Nyquist图。
具体实施方式
[0042]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。
[0043]实施例1：
[0044]一种微纳结构超疏水涂层，其制备方法包括以下步骤：
[0045]1)将纳米二氧化硅粒子(粒径为30nm)、六甲基二硅胺烷(HMDS)和正己烷按照质量比1:5:40混合，再70℃冷凝回流12h，过滤，取滤得的固体用正己烷洗涤，再置于烘箱中70℃干燥1h，得到疏水纳米二氧化硅粒子；
[0046]2)将1.0g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和0.1g的二月桂酸二丁基锡加入10mL的正己烷中，磁力搅拌30min，再加入1.0g的二氧化硅粒子(粒径为0.5μm)，超声处理30min，得到底涂液；
[0047]3)将1.0g的聚二甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微纳结构超疏水涂层，其特征在于，组成包括底涂层和面涂层；所述底涂层的组成包括聚二甲基硅氧烷、微米/亚微米级的二氧化硅粒子和固化剂；所述面涂层的组成包括聚二甲基硅氧烷、疏水纳米二氧化硅粒子和固化剂。2.根据权利要求1所述的微纳结构超疏水涂层，其特征在于：所述微米级的二氧化硅粒子的粒径为1μm～2μm；所述亚微米级的二氧化硅粒子的粒径为0.5μm～1μm。3.根据权利要求1或2所述的微纳结构超疏水涂层，其特征在于：所述底涂层中的聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为5～10:1。4.根据权利要求1所述的微纳结构超疏水涂层，其特征在于：所述疏水纳米二氧化硅粒子的粒径为10nm～50nm。5.根据权利要求1或4所述的微纳结构超疏水涂层，其特征在于：所述疏水纳米二氧化硅粒子为六甲基二硅胺烷改性的纳米二氧化硅粒子。6.根据权利要求1或4所述的微纳结构超疏水涂层，其特征在于：所述面涂层中的聚二甲基硅氧烷和固化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：车淳山，罗志颖，孔纲，赖德林，梁国威，万先兰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：