一种防污耐蚀复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防污耐蚀复合涂层及其制备方法，涉及聚合物基复合材料技术领域，采用三电极体系在钢基体上通过恒电流法或恒电压法沉积制备硅丙烯酸树脂

【技术实现步骤摘要】
一种防污耐蚀复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚合物基复合材料
，特别是涉及一种防污耐蚀复合涂层及其制备方法
。

技术介绍

[0002]聚丙烯酸树脂因其具有良好的耐腐蚀性
、
优异的机械强度和稳定的润湿性，常被用作海洋构件
(
如船舶等
)
的面涂
(
面漆
)。
有机硅聚合物在适当的流体动力学条件下具有出色的防污性能，被认为是无毒且环保的海洋涂层，因此，将聚丙烯酸树脂进行有机硅改性具有重要的研究和应用价值
。
[0003]丙烯酸树脂材料的制备常采用热聚合的方法，将所形成树脂直接涂覆于基材表面，但是这种涂覆方法往往导致涂层耐久性不佳，当暴露在潮湿的大气条件下，涂层附着力变差，容易脱落
。
当使用钢铁作为基材时，采用涂覆方法获得的丙烯酸树脂涂层的结合力和耐磨性差，无法起到稳定的防污耐蚀效果，不足以满足实际生产应用的需要
。
[0004]铈氧化物作为稀土氧化物，具有特殊的原子结构
。
在树脂中复合铈氧化物可稳定腐蚀产物并阻止电解液接触基体，从而达到防腐蚀的效果
。
但是，大量研究中，在涂层中掺杂铈氧化物颗粒的方法是在溶液中直接掺入微
/
纳米颗粒，由于分子尺寸效应，纳米颗粒容易团聚造成涂层结合力与稳定性下降
。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有聚丙烯酸树脂涂层结合力
、
>防污耐蚀性和耐久性不足等问题，提供一种在钢基体表面一步电合成制备硅丙烯酸树脂
‑
铈氧化物复合涂层的方法，提高涂层与基体的结合力，同时具有优异的防污耐蚀性能
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种防污耐蚀复合涂层的制备方法，采用三电极体系在钢基体上通过恒电流法或恒电压法沉积制备硅丙烯酸树脂
‑
铈氧化物复合涂层，即为防污耐蚀复合涂层；
[0008]沉积电解液为有机电解液，按质量份数计，由以下组分组成：
0.5
～
0.8
份硝酸铈铵
、12
～
20
份甲基丙烯酸甲酯
(MMA)、4
～8份丙烯酸丁酯
(BA)、2
～4份乙烯基三甲氧基硅烷
(A171)、0
～
0.22
份偶氮二异丁腈和
80
份无水乙醇
。
[0009]进一步的，当采用恒电流法时，施加电流密度为
‑
0.2
～
‑
0.8mA/cm2。
在此电流密度条件下涂层可以均匀沉积在基体表面且结合力和防污耐蚀性能良好，大于此电流密度涂层的疏水性和耐蚀性显著降低，小于此电流密度涂层无法均匀沉积在基体表面，且涂层厚度太薄，无法起到防污耐蚀作用
。
传统热聚合方式是在加热及有引发剂存在的情况下单体发生聚合，生成聚合物后将聚合物液体涂敷在基体表面再进行固化，而采用本专利技术的电化学合成方法，可以使单体在电场的作用下在基体表面直接开链聚合并沉积在基体表面，使得聚合物与基体表面结合更牢固，且不需要固化步骤，因此，要想使单体在基体表面有效发生聚合反应，电解液成分和沉积工艺就显得尤为重要
。
[0010]进一步的，当采用恒电压法时，施加电压为
‑1～
‑
4V。
与恒电流法沉积相似，此电压条件下涂层可以均匀沉积在基体表面且结合力和防污耐蚀性能良好，大于此电压涂层的疏水性和耐蚀性显著降低，小于此电压会使涂层无法均匀沉积在基体表面，且涂层厚度太薄，无法起到防污耐蚀作用
。
[0011]进一步的，沉积时间为1～
4h
，沉积温度控制在
40
～
70℃。
[0012]进一步的，沉积时间为2～
3h
，沉积温度控制在
40
～
60℃。
[0013]进一步的，沉积过程中搅拌速率为
200r/min。
[0014]进一步的，所述钢基体为
Q235
低碳钢，在沉积前还包括对所述钢基体进行预处理的步骤
。
[0015]进一步的，所述预处理包括打磨
、
抛光
、
脱脂和清洗的步骤
。
[0016]进一步的，沉积完成后还包括对制备的涂层进行干燥的步骤
。
[0017]进一步的，所述三电极体系中，工作电极为钢基体，对电极为铂片电极，参比电极为
Ag|Ag
+
电极
(0.01M AgNO3，
CH3CN)。
[0018]一种防污耐蚀复合涂层，根据上述制备方法得到
。
[0019]相较于直接采用热聚合的方法将丙烯酸树脂直接涂覆于基材表面，采用电化学方法进行一步电合成可以有效解决上述问题
。
采用电化学技术制备的涂层更加环保
、
安全，更具有成本效益，劳动强度更低；其不仅可用于制备孔隙率低
、
厚度非常均匀的涂层，而且可以通过改变电化学参数以及电解液的组成来实现对涂层厚度
、
沉积速率以及微观组成和结构的调控，增加涂层与基体间的结合力，尤其对于形状复杂和尺寸微小的导电零部件，具有其独特的优势
。
[0020]本专利技术公开了以下技术效果：
[0021]本专利技术的制备方法使得涂层材料的结构
、
组成与性能等受到电化学参数的显著影响，可通过改变电化学参数对涂层进行调控，得到的涂层厚度均匀，孔隙率低，结合力好，且具有优异的防污耐蚀性能
。
[0022]本专利技术制备的硅丙烯酸树脂
‑
铈氧化物复合涂层的方法工艺简单，条件易获取，易于调控和应用
。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定
。
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0025]图1为本专利技术实施例1所制备的硅丙烯酸树脂
‑
铈氧化物复合涂层的扫描电子显微镜照片；
[0026]图2为本专利技术实施例1预处理后钢基体的扫描电子显微镜照片；
[0027]图3为本专利技术实施例1所制备的硅丙烯酸树脂
‑
铈氧化物复合涂层的水接触角照片；
[0028]图4为本专利技术实施例1和2所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种防污耐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，采用三电极体系在钢基体上通过恒电流法或恒电压法沉积制备硅丙烯酸树脂
‑
铈氧化物复合涂层，即为防污耐蚀复合涂层；沉积电解液为有机电解液，按质量份数计，由以下组分组成：
0.5
～
0.8
份硝酸铈铵
、12
～
20
份甲基丙烯酸甲酯
、4
～8份丙烯酸丁酯
、2
～4份乙烯基三甲氧基硅烷
、0
～
0.22
份偶氮二异丁腈和
80
份无水乙醇
。2.
根据权利要求1所述一种防污耐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，当采用恒电流法时，施加电流密度为
‑
0.2
～
‑
0.8mA/cm2。3.
根据权利要求1所述一种防污耐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，当采用恒电压法时，施加电压为
‑1～
‑
4V。4.
根据权利要求1所述一种防污耐蚀复...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春阳，杨雨萌，蒋馨怡，朱本峰，卫国英，张昭，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：