用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法及其所得涂层技术

本发明专利技术公开了一种用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法，包括以下步骤：将基底磨砂处理，放入稀盐酸溶液化学刻蚀，放入去离子水中，超声清洗；进行基底镀锌涂层制备，恒温干燥；将铜片移至蜡烛内焰上沉积后，移开冷却，将铜片表面的沉积物刮到收集盒里，将沉积物放入乙醇溶液里，超声分散，得到悬浮液；将聚二甲基硅氧烷、固化剂搅拌均匀，得到聚二甲基硅氧烷聚合物；将悬浮液加入聚二甲基硅氧烷聚合物中，搅拌均匀；将所得物涂覆在镀锌涂层表面；将所得物真空干燥，恒温干燥，用酒精灯烤。本发明专利技术还公开了该制备方法所得超疏水复合涂层。本发明专利技术所得超疏水复合涂层具有双重协同防腐作用，提高基材在海洋恶劣环境下的耐腐性、耐磨性、耐久性。耐久性。耐久性。

【技术实现步骤摘要】
用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法及其所得涂层


[0001]本专利技术涉及超疏水涂层及其制法，具体为一种用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法及其所得涂层。

技术介绍

[0002]防腐是衡量涂层最重要的性能之一，比如在海工装备船舶、海上钻井平台、等设备表面，腐蚀会对设备造成很大得影响，对于长期在海上工作的船舶以及在水上或水下工作的海洋设备，由于海水的含盐量较大，导致了其对海洋设备具有很大的腐蚀性，这很大程度上增加了工作隐患以及设备维护成本。
[0003]传统的海洋防腐方法之一是在金属表面电镀一层金属离子涂层，方法简单，容易制备，但由于其长期的浸泡在海洋中，对海洋防腐的耐久性、稳定性都在逐步降低，因此其对海洋防腐的效果逐渐减弱。超疏水表面是指水接触角超150
°
，滑动角低于10
°
。因为其具有优异的憎水性在流体减阻、自清洁、防腐等领域有着广泛的应用。其次有些超疏水表面耐磨性较差，现有的解决方法是在涂层里增加纳米填料如二氧化硅、石墨烯、碳纳米管来增加耐磨性，但制备较复杂，且成本较高。
[0004]申请号202210542444.2公开了一种超疏水涂层及其制备方法与应用，通过将蜡烛烟灰先沉积、然后将低表面能溶液浸入，形成半固化的复合中间层，再将高分子材料溶液涂布在半固化的复合中间层表面，再进行蜡烛烟灰的沉积，虽具有一定的耐腐性和耐磨性，但其制备过程较为复杂。申请号202110605423.6公开了一种静电自组装的HNTs
‑
WS2耐磨超疏水纳米复合涂层及其制备方法，其制备涂层时引入氟硅烷，具有毒性，不利于实际应用。
[0005]总的来说，现有涂层还存在防腐性能不佳、稳定性差、寿命低等问题，纳米填料成本贵、制备复杂。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种操作简单、制备周期极短的用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法，本专利技术的另一目的是提供一种耐腐性好、耐磨性好、耐久性好的用于海洋防腐的超疏水复合涂层。
[0007]技术方案：本专利技术的一种用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一，将基底磨砂处理30
‑
40s，放入稀盐酸溶液化学刻蚀，改变其表面粗糙度，再放入去离子水中，超声清洗，去除基材表面的离子和其它杂质；
[0009]步骤二，配制硫酸锌电解质溶液，放入电解池中，加入十二烷基硫酸钠，在65
‑
75℃超声分散，阴极连接基底，阳极连接锌片，进行基底镀锌涂层制备，然后在恒温干燥箱70
‑
75℃恒温干燥；
[0010]步骤三，将铜片移至稳定燃烧的蜡烛内焰上沉积30
‑
40min后，移开冷却，用钢刀轻轻地将铜片表面的沉积物刮到收集盒里，然后将沉积物按质量比2:45
‑
50放入乙醇溶液里，
超声分散，得到悬浮液；
[0011]步骤四，将聚二甲基硅氧烷、固化剂按质量比10:1进行配制，用搅拌机室温搅拌均匀，得到聚二甲基硅氧烷聚合物；
[0012]步骤五，将步骤三的悬浮液加入步骤四的聚二甲基硅氧烷聚合物中，用搅拌机室温搅拌均匀；
[0013]步骤六，将步骤五所得物涂覆在步骤二的镀锌涂层表面；
[0014]步骤七，将步骤六所得物真空干燥15
‑
25min，接着在65
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75℃恒温干燥1.5
‑
2.5h，再用酒精灯烤10～15min，在镀锌涂层表面制得聚二甲基硅氧烷碳烟颗粒复合涂层。
[0015]进一步地，步骤一中，基底为不锈钢、碳钢或铜合金，磨砂通过SiC砂纸进行，SiC砂纸的粒度为400、600、800或1000。超声清洗的温度为20
‑
30℃，时间为10
‑
20min。
[0016]进一步地，步骤二中，硫酸锌电解质溶液的浓度为0.05
‑
0.1mol/L，超声分散的时间为10
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20min，恒温干燥的时间为25
‑
35min。沉积的厚度为0.1
‑
0.2mm。
[0017]进一步地，步骤三中，超声分散的时间为10
‑
20min，沉积物的平均粒径为35
‑
45nm。蜡烛不充分燃烧时产生的烟灰由纳米级颗粒组成，烟灰颗粒呈球形。不完全燃烧使蜡烛烟灰形成近乎完美的分层结构，这种分层结构使烟灰成为一种理想的超憎(疏水)涂层。将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与蜡烛烟灰混合物涂覆在镀锌层表面。不仅增强了与镀锌涂层之间的结合力，也构建了聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面微纳米粗糙度表面形貌结构。
[0018]进一步地，步骤四中，搅拌的时间为5
‑
15min。
[0019]进一步地，步骤五中，搅拌的时间为15
‑
20min。
[0020]进一步地，步骤六中，涂覆的厚度为0.2
‑
0.3mm。
[0021]进一步地，步骤七中，真空干燥的压力为0.05
‑
0.1MPa，使混合物分子渗透进镀锌涂层内部。
[0022]上述制备方法所得的一种用于海洋防腐的超疏水复合涂层，包括镀锌涂层、聚二甲基硅氧烷碳烟颗粒复合涂层。镀锌涂层分别与基底、聚二甲基硅氧烷碳烟颗粒复合涂层相连，镀锌涂层的厚度为0.1
‑
0.2mm，聚二甲基硅氧烷碳烟颗粒复合涂层的厚度为0.2
‑
0.3mm。
[0023]制备原理：在金属表面电镀一层金属离子涂层，方法简单且制备高效，原理就是通过牺牲阳极来达到保护阴极的目的，超疏水表面是指水接触角超150
°
，滑动角低于10
°
。因为其具有优异的憎水性在流体减阻、自清洁、防腐等领域有着广泛的应用。当两种方法结合时，可以起到协同防腐的作用，极大提高了金属的使用寿命。聚二甲基硅氧烷是一种高黏度的液体和硅胶，具有良好的化学稳定性。电绝缘性和耐候性、疏水性好，并具有很高的抗剪切能力，其高黏度性可以增强与镀锌涂层之间的结合力，蜡烛烟灰与聚二甲基硅氧烷的混合，构建了聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面多层次的微纳米粗糙度表面形貌，极大提高了超疏水能力，蜡烛不完全燃烧时产生的疏水性碳烟颗粒具有纳米级的尺度和低表面能，且容易获取，相比较常用的二氧化硅、石墨烯、碳纳米管等纳米填料，碳烟颗粒成本低，对环境无害，提高了样件加工效率，制备的超疏水涂层具有很好的憎水性，可以在海洋有效隔绝金属基底与海水的接触。将含有平均粒径35
‑
45nm的蜡烛烟灰(CS)与聚二甲基硅氧烷混合物涂覆在基材上，固化后对涂层进行灼烧的方法，有效地提高了其耐腐性和耐磨性，并可以在磨损后通过再次高温处理恢复表面超疏水性能。
[0024]有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将基底磨砂处理30
‑
40s，放入稀盐酸溶液化学刻蚀，再放入去离子水中，超声清洗；步骤二，配制硫酸锌电解质溶液，放入电解池中，加入十二烷基硫酸钠，在65
‑
75℃超声分散，阴极连接基底，阳极连接锌片，进行基底镀锌涂层制备，然后在70
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75℃恒温干燥；步骤三，将铜片移至稳定燃烧的蜡烛内焰上沉积30
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40min后，移开冷却，将铜片表面的沉积物刮到收集盒里，然后将沉积物按质量比2:45
‑
50放入乙醇溶液里，超声分散，得到悬浮液；步骤四，将聚二甲基硅氧烷、固化剂按进行配制，室温搅拌均匀，得到聚二甲基硅氧烷聚合物；步骤五，将步骤三的悬浮液加入步骤四的聚二甲基硅氧烷聚合物中，室温搅拌均匀；步骤六，将步骤五所得物涂覆在步骤二的镀锌涂层表面；步骤七，将步骤六所得物真空干燥15
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25min，接着在65
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75℃恒温干燥1.5
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2.5h，再用酒精灯烤10～15min，在镀锌涂层表面制得聚二甲基硅氧烷碳烟颗粒复合涂层。2.根据权利要求1所述的一种用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，基底为不锈钢、碳钢或铜合金，磨砂通过SiC砂纸进行，所述SiC砂纸的粒度为400、600、800或1000。3.根据权利要求1所述的一种用于海洋防腐的超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，超声清洗的温度为20
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30℃，时间为10
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20min。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李燕，宋志远，田桂中，冯晓明，王昌智，褚加辉，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：