[发明专利]一种超双疏纳米复合涂层的喷涂制备方法

说明书

一种超双疏纳米复合涂层的喷涂制备方法，先进行基材打磨处理或者打磨后电解处理表面，或者打磨后浓酸处理表面；再进行涂层的配制：称取聚苯硫醚粉末10g分散于100ml无水乙醇中，称取5g或7.5g纳米二氧化硅分散于100ml无水乙醇中，各超声分散5min，然后，将任意两种分散液按体积1:1混合，超声20min；最后涂层涂覆及干燥；本发明获得的管道钢基体表面涂层与水、油的接触角均大于或接近150°，显著提高管道钢耐蚀性能；本发明所涉及的超双疏涂层有利于提高输油管道的输送效率和耐腐蚀性能，节省管道的维护和更换费用。

技术领域

本发明涉及超双疏(超疏水、超疏油)涂层制备领域，特别涉及一种超双疏纳米复合涂层的喷涂制备方法。

背景技术

超双疏表面是指材料表面对水、油的接触角均大于或接近150°，该类表面在自清洁、油水分离、石油输送、减阻、防冰、防腐蚀等领域有着广阔的应用前景。制备超双疏表面的方法可分为：1)对某些金属基体进行化学、电化学刻蚀或者沉积涂层，形成微纳米结构，辅以或不辅以低表面能物质的修饰。例如，利用有机弱酸溶液选择性氧化铜-锌合金表面，形成不同的表面微纳米结构，无需低表面能修饰即可制造出超疏水表面；利用电化学方法在铝及其合金表面分别构造了微米级尺度的复杂三维结构以及在此基础上的氧化铝(Al₂O₃)纳米线阵列结构，这两种结构表面经过全氟类硅烷化合物修饰后都具有超双疏性能[Deng R et al.(2017),An easy and environmentally-friendly approach to superamphiphobicity of aluminum surfaces.Applied Surface Science 402:301]。再如，采用化学气相沉积方法得到具有阵列结构的纳米管或纳米纤维薄膜，然后依次用热的浓酸，大量超纯水及含有疏水试剂的醇溶液处理，再热处理后，可得到超双疏薄膜，详见专利“一种超双疏性薄膜及其制备方法”(申请号：011102918)。2)采用低表面能有机物在试样表面制备涂层。例如，采用化学接枝的方法，将含氟聚合物和亲水物质接枝到含硅的环氧树脂上，同时保留了部分环氧基团，可制备成水性超双疏材料。含氟物质以聚合物的形式牢固地粘接到基材表面，使得所构筑的超双疏涂层具有良好的耐久性，详见专利“一种可交联氟硅树脂及其制备与在超双疏材料上的应用”(申请号：2013105577063)。3)采用特定的无机纳米材料(如疏水性的SiO₂纳米颗粒、TiO₂纳米颗粒、碳纳米管等)与氟硅烷等低表面能材料形成悬浮液，再通过喷涂或浸涂方法形成涂层，详见专利“一种可同时用于自清洁涂层和原油运输的超双疏SiO₂粉末的制备方法”(申请号：2017104065297)；“一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法”(申请号：2016101543150)。例如，向水性的纳米粒子分散液中滴加无氟/含氟硅烷偶联剂，搅拌下进行水解反应，得到的复合物悬浮液，可通过喷涂或浸涂方式，形成水性超疏水/超双疏涂层，详见专利“一种水性超疏水/超双疏涂层的制备方法”(申请号：2016111927706)；Wu Y et al.(2018),Multifunctionalsuperamphiphobic SiO₂coating for crude oil transportation.ChemicalEngineering Journal 334:1584；Zhai N et al.(2017),Durable superamphiphobiccoatings repelling both cool and hot liquids based on carbonnanotubes.Journal of Colloid and Interface Science 505:622。SiO₂纳米颗粒廉价易得，不仅具有较低的表面能，而且可以粗化表面，使得水滴在表面的接触模型由Wenzel模式转变为Cassie模式，从而进一步提高对水、油的接触角，还有利于提高涂层的机械性能。