【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于防腐蚀性保护膜材料，具体涉及一种掺杂疏水颗粒的纳米纤维增韧有机涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在金属表面覆盖各种保护，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是金属材料缓蚀的有效方法。有机涂层是利用刷涂、浸涂、喷涂、电泳涂覆、静电喷涂等方法将有机涂料或塑料涂敷在零件表面上，经固化后形成的涂层。防腐蚀涂料作为金属材料使用最为普遍和有效的防护技术，广泛应用于海洋、化工、交通、船舶等各个领域。随着涂料工业技术水平的不断进步，涌现出种类繁多的防腐蚀涂料产品。但是有机涂层在使用过程中，不可避免的会产生裂纹或缺陷，一些小分子的腐蚀性介质(如水、氯离子等)会通过这些裂纹或者缺陷，到达被保护基体，引发腐蚀现象发生。一旦腐蚀现象开始发生，就会加速涂层从金属基体上的剥离速度，直至完全剥离从而失去防护效果。因此改善树脂涂层自身缺陷，提高涂层防腐性能从而扩大防腐应用范围就显得尤为重要。
2、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
1、针对现有涂层的不足，本专利技术主要目的在于提供一种掺杂疏水颗粒的纳米纤维增韧有机涂层及其制备方法和应用，该涂层韧性好，防护能力强。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供一种掺杂疏水颗粒的纳米纤维增韧有机涂层，所述有机涂层包括纳米纤维层和树脂层；所述纳米纤维层包括纳米纤维和改性疏水颗粒；所述树脂层包括有机树脂和固化剂；所述树脂层涂覆在基体上，所述纳米纤维层形成在树脂层
4、优选的，所述改性疏水颗粒与纳米纤维的质量比为1：1-3。
5、优选的，按质量百分比计，纳米纤维在整个有机涂层中的质量百分比≥5％。
6、优选的，所述纳米纤维为聚偏氟乙烯，直径为300-500nm；
7、所述改性疏水颗粒为经改性剂处理的疏水颗粒；
8、所述有机树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂或氟碳树脂；
9、所述固化剂为环氧树脂固化剂、聚氨酯树脂固化剂或氟碳树脂固化剂；
10、所述基体为金属基体。
11、优选的，所述有机树脂与固化剂的重量比为1-2：1；
12、所述疏水颗粒为天然黏土颗粒，所述天然黏土颗粒的粒径为5-30μm，所述天然黏土颗粒为海泡石颗粒或高岭土颗粒；所述改性剂为脂肪族类改性剂或硅烷偶联剂类改性剂。
13、优选的，所述天然黏土颗粒与脂肪族类改性剂的质量比为1：0.5-1；所述天然黏土颗粒与硅烷偶联剂类改性剂的质量比为1：0.05-0.2。
14、优选的，所述脂肪族类改性剂为肉豆蔻酸、肉桂酸或硬脂酸；
15、所述硅烷偶联剂类改性剂为十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷或1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷。
16、本专利技术提供一种所述的纳米纤维增韧有机涂层的制备方法，包括以下步骤：
17、步骤一、改性疏水颗粒的制备：
18、将疏水颗粒溶于乙醇溶液，搅拌均匀后加入改性剂，升温后搅拌，随后洗涤、干燥、过筛，得改性疏水颗粒；
19、步骤二、纳米纤维纺丝液的制备：
20、将纳米纤维溶于有机溶剂中，得到纺丝液；将步骤一获得的改性疏水颗粒加入纺丝液中，搅拌，得纳米纤维纺丝液；
21、步骤三、涂覆树脂的金属基体的制备：
22、将有机树脂与固化剂混合，均匀涂覆在金属基体表面，干燥，使有机树脂达到表干状态，得涂覆树脂的金属基体；
23、步骤四、掺杂超疏水颗粒的增韧有机涂层的制备：
24、将步骤二获得的纳米纤维纺丝液抽取到注射器中，在静电同轴纺丝机上固定好注射器，将针头与正负电源连接好；在收集器上覆盖一张铝箔纸，在铝箔纸上将步骤三获得的涂覆树脂的金属基体固定好；进行静电纺丝，即得。
25、优选的，步骤一，疏水颗粒与改性剂的质量比为1：0.05-1；疏水颗粒的质量与乙醇溶液的体积比为3-12g：20-80ml；
26、加入改性剂后，先升温至40-50℃，达到目标温度后搅拌10-14h，再在室温下搅拌5-7h，随后采用乙醇过滤洗涤三次，将得到的粉末放于60-80℃烘箱内干燥24h；
27、步骤二，所述有机溶剂为n,n-甲基甲酰胺；纳米纤维的质量与有机溶剂的体积比为3-9g：20-60ml；改性疏水颗粒与纳米纤维的质量比为1：1-3；
28、步骤二的温度为23-26℃，湿度为35％-50％；改性疏水颗粒加入纺丝液中搅拌的时间为22-26h；
29、步骤三，有机树脂与固化剂的质量比为1-2：1；
30、金属基体表面的涂层厚度为30-50μm；干燥温度为50-70℃，干燥时间为15-25min；
31、步骤四，静电纺丝时的温度为20-28℃，湿度为20％-40％，纺丝电压为20-25kv，推注泵的推行速度为0.05-0.1mm/min，纺丝时间为1-8h。
32、本专利技术提供一种所述的纳米纤维增韧有机涂层在金属防腐中的应用。
33、有益效果：
34、本专利技术有机涂层由聚偏氟乙烯纳米纤维、改性颗粒、有机树脂和固化剂组成；其中，通过静电纺丝技术将改性颗粒掺杂在纳米纤维中，之后在涂覆了有机树脂涂层的金属基体上收集纳米纤维，使其对金属基体进行协同防护。其制作简单，成本低廉，涂层具有高阻抗性、高韧性、疏水性能等多重优异性能，耐久性突出，在海洋腐蚀防护方面具有巨大的应用前景。
35、(1)本专利技术利用纳米纤维优异的机械性能，将其添加到树脂中，可以有效地改善树脂作为脆性材料的缺陷，显著增强树脂的机械强度，使其对金属基体的保护更加优异。纳米纤维层可以封闭涂层在制作过程中产生的微孔，切断腐蚀介质的传输通道，进一步增强材料的防护性能。另外，纳米纤维的加入与有机树脂具有良好的兼容性，不会因为分散性问题，给有机树脂带来新的孔隙和界面缺陷，使二者达到更好的协同作用。
36、(2)纳米纤维材料具有较强的改性能力，本专利技术在纤维材料中掺杂足量的改性颗粒，使得纳米纤维膜可以具备与原始纤维膜不同的性能，例如导电性、强机械性能以及疏水性，可以起到抵御水分子的侵蚀，更加提高树脂涂层的保护性能。作为增加树脂韧性的材料可以选用含有多功能基团的高分子聚合物，与树脂具有良好的兼容性。
37、(3)本专利技术利用脂肪族类改性剂、硅烷偶联剂改性剂对天然黏土进行改性，改性后的粉末具有超疏水性能，与原始纳米纤维结合后，其疏水性和机械性能同时得到提高，并且掺杂改性天然黏土颗粒的纳米纤维依旧保持原有的纤维结构。即本专利技术掺杂疏水颗粒的纳米纤维复合涂层具有增韧、疏水和防腐等多重性能。
38、(4)本专利技术与其他普通树脂涂层相比，固化成膜后兼具良好的抗水、抗盐水渗透性能，工艺简单，成本低廉，具有优异的防腐效果，防护能力强。本专利技术有机涂层可用于易腐蚀的金属基体、化工设备、重大工业金属本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种掺杂疏水颗粒的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，所述有机涂层包括纳米纤维层和树脂层；所述纳米纤维层包括纳米纤维和改性疏水颗粒；所述树脂层包括有机树脂和固化剂；所述树脂层涂覆在基体上，所述纳米纤维层形成在树脂层上；所述改性疏水颗粒掺杂在纳米纤维中。
2.如权利要求1所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，所述改性疏水颗粒与纳米纤维的质量比为1：1-3。
3.如权利要求1所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，按质量百分比计，纳米纤维在整个有机涂层中的质量百分比≥5％。
4.如权利要求1所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，所述纳米纤维为聚偏氟乙烯，直径为300-500nm；
5.如权利要求4所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，所述有机树脂与固化剂的重量比为1-2：1；
6.如权利要求5所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，所述天然黏土颗粒与脂肪族类改性剂的质量比为1：0.5-1；所述天然黏土颗粒与硅烷偶联剂类改性剂的质量比为1：0.05-0.2。
7.如权利要求6所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特
8.如权利要求1-7任一项所述的纳米纤维增韧有机涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，
10.如权利要求1-7任一项所述的纳米纤维增韧有机涂层在金属防腐中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种掺杂疏水颗粒的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，所述有机涂层包括纳米纤维层和树脂层；所述纳米纤维层包括纳米纤维和改性疏水颗粒；所述树脂层包括有机树脂和固化剂；所述树脂层涂覆在基体上，所述纳米纤维层形成在树脂层上；所述改性疏水颗粒掺杂在纳米纤维中。
2.如权利要求1所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，所述改性疏水颗粒与纳米纤维的质量比为1：1-3。
3.如权利要求1所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，按质量百分比计，纳米纤维在整个有机涂层中的质量百分比≥5％。
4.如权利要求1所述的纳米纤维增韧有机涂层，其特征在于，所述纳米纤维为聚偏氟乙烯，直径为300-500nm；
5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵霞，袁帅，金祖权，段继周，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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