[发明专利]一种含有空心玻璃微珠的超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明公布了一种含有空心玻璃微珠的超疏水涂层及其制备方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)利用硅烷偶联剂对空心玻璃微珠进行改性以实现空心玻璃微珠的疏水性能。(2)配制不同浓度的聚氨酯溶液和聚偏氟乙烯溶液，并按照一定的质量比把聚偏氟乙烯溶液和聚氨酯溶液搅拌均匀得到聚合物溶液A；(3)按照适量的质量比把改性空心玻璃微珠添加到聚合物混合溶液A中，加入消泡剂并与室温下搅拌1～2h得到超疏水涂层溶液。(4)采用刷涂的方法，将超疏水涂层溶液刷涂在基体的表面，于50～70℃下烘干即得到空心玻璃微珠超疏水涂层。本发明制备工艺简单、成本低廉，可实现大规模化应用。

技术领域

本发明涉及超疏水类新材料领域，具体地说就是一种含有空心玻璃微珠的超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

金属在国防、油气管道、海运、日常生活中扮演了至关重要的作用，但是服役过程中的腐蚀问题也带来了巨大的经济损失和潜在危害，因此金属的腐蚀与防护问题一直引起广泛的关注。在油气田开采及油气运输过程中，常常伴随着二氧化碳的腐蚀问题，在对油套管腐蚀检查不及时的情况下，可能因为管道穿孔而引起不可预期的安全事故。一般利用电化学和涂层等手段进行金属的防腐工作，其中涂层防腐较为方便。

在金属基材表面涂敷涂层来构造超疏水表面，可以减缓或者屏蔽腐蚀性介质与金属的接触，而起到对金属基材的保护作用。超疏水表面的低表面能使得其表现出优异的拒水性能，使得其能够有效的抵抗水分子的侵入而腐蚀基材，从而有效延长了金属基材的服役寿命。通过近几十年的研究，利用合适的低表面能材料，可以通过物理或者化学的方法来构造出粗糙表面：模板法、相分离法、层层自组装、溶胶-凝胶法、化学刻蚀法等等。但是这些制备方法普遍存在制备工艺繁琐，难以大面积应用和成本高等问题。

空心玻璃微珠具有密度低、粒径小的特点，而广泛应用于油气田的固井工程中。本发明针对目前超疏水涂层存在的制备工艺繁琐的问题，把空心玻璃微珠作为填料添加到涂层溶液中，利用其低密度易于浮在涂层表面的特点构造出粗糙结构，实现涂层的超疏水性能，提供了一种工艺简单的超疏水涂层的制备方法，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对目前超疏水涂层制备工艺繁琐而不能够实现大规模应用的问题提供一种空心玻璃微珠超疏水涂层及其制备方法。该制备方法主要利用空心玻璃微珠密度小，而易于富集在涂层表面的特点来实现涂层的超疏水特性。相对于其他制备超疏水涂层的工艺，本发明只需依靠简单的溶剂挥发即可实现涂层表面的超疏水性能，工艺简单、成本低，可实现大规模的施工应用。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种含有空心玻璃微珠的超疏水涂层及其制备方法包括以下步骤：

一、空心玻璃微珠的改性：将1.5g～2.0g硅烷偶联剂溶解在乙醇—去离子水的混合溶液中(乙醇质量分数为85％～95％)，搅拌均匀后升温至60～70℃。加入15.0g～20.0g空心玻璃微珠并继续搅拌反应3～5小时后烘干，得到表面疏水化处理的空心玻璃微珠。

二、刷涂溶液的配制：1、按照聚氨酯弹性体和有机溶剂的质量比1:5～1:7配制聚氨酯溶液；2、按照聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的质量比1:15～1:20配制聚偏氟乙烯溶液；3、按照聚氨酯弹性体和聚偏氟乙烯的质量比2:1～6:1称量聚氨酯溶液和聚偏氟乙烯溶液并磁力搅拌均匀得到聚合物混合溶液A；4、按照改性空心玻璃微珠与聚合物混合溶液A中溶质(聚氨酯弹性体+聚偏氟乙烯)的质量比3:10～7:10称量改性玻璃微珠及聚合物溶液A并混合；5、加入消泡剂(0.01～0.05g)，室温下搅拌1～2h得到超疏水涂层溶液。

三、空心玻璃微珠超疏水涂层的制备：采用刷涂的方法，将超疏水涂层溶液刷涂在基体的表面，于50～70℃下烘干即得到含有空心玻璃微珠的超疏水涂层。

本发明提供的一种含有空心玻璃微珠的超疏水涂层及其制备方法，具有以下几种有益效果：