[发明专利]一种适用于金属基底的地聚物涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于金属基底的地聚物涂层及其制备方法。所述的地聚物涂层的制备方法包括下述步骤：1）将硅酸钠、NaOH和H₂O混合均匀烘干，得到透明的碱激发剂；2）称取地聚物合成原料和碱激发剂，然后混合搅拌，得呈流动状的地质聚合物前驱体；3）将地质聚合物前驱体喷涂于金属表面，得地聚物涂层；3）将所得的涂层在空气中进行固化处理，获得地聚物涂层。本发明制备方法简单，易于操作，原料成本低廉；能制得的真正的地聚物涂层，且厚度均匀，与金属基底结合牢固，固化后涂层无裂纹等缺陷。此外，本发明所得金属基底表面的地聚物涂层有利于改善金属的耐热性和抗腐蚀性能，工业应用前景广阔。

技术领域

本发明属于地聚物涂层的制备领域，具体地涉及一种适用于金属基底的地聚物涂层及其制备方法。

技术背景

地质聚合物（简称“地聚物”）是指采用天然矿物或固体废弃物及人工硅铝化合物等为原料，通过加入激发剂得到的具有硅氧四面体与铝氧四面体三维网络结构的凝胶材料，其主要原料来源广泛且制备过程相对简单（无需高温焙烧），具有成本低廉和节能环保的优点。地聚物具有高强度、耐高温、耐酸碱腐蚀、抗辐射性能优异等特点，因此可以广泛应用于工业的各个领域。

在金属表面沉积地聚物涂层，有利于提高金属的抗热性和抗腐蚀性能。因此，金属基底的地聚物涂层的制备对于金属基底性能的提高具有重要的意义。

但是，由于地聚物主要由硅-氧和铝-氧键组成，因此性质与金属差异较大。对于金属基底表面地聚物涂层的制备，常用的方法是旋涂和浸涂法，旋涂和浸涂法均面临地聚物涂层在固化过程中引起收缩导致的裂纹问题，此外，当地聚物前驱体粘度较高时，会导致涂层厚度较大、固化后与金属基底结合强度较低和脱落等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种适用于金属基底的地聚物涂层及其制备方法。所述涂层的制备方法简单，原料成本低廉，适于工业化大规模生产，所得地聚物涂层厚度薄、与金属基底结合牢固，固化后涂层无裂纹。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种适用于金属基底的地聚物涂层的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

1）将地聚物合成原料和碱激发剂混合，搅拌，得呈流动状的地质聚合物前驱体；

2）将步骤1）制得的地质聚合物前驱体喷涂于金属表面，然后非密封式固化处理，得地质聚合物涂层。

按上述方案，优选地，步骤1）所得地质聚合物前驱体中Si/Al的摩尔比为2.4～2.6，H₂O/Al₂O₃的摩尔比为25～27，Na₂O/Al₂O₃的摩尔比为1。

按上述方案，优选地，步骤1）中所述地聚物合成原料为偏高岭土、粉煤灰、粘土或矿渣中的一种或多种。更优选地，所述偏高岭土的成分按重量百分比包括： SiO₂ 55wt%，Al₂O₃ 39wt%，其他为氧化物杂质；所述偏高岭土与所述碱激发剂的质量比为 (94-110)：（247-294）。

按上述方案，优选地，步骤1）中所述碱激发剂由下述方法制备得到：将硅酸钠、NaOH和H₂O混合均匀，40 ^oC下静置24h，得到透明的碱激发剂。更优选地，所述硅酸钠、NaOH和H₂O的质量比为100：(4.8-9.6)：（142-184）。更优选地，所述硅酸钠由下述物质按重量百分比组成：Na₂O·3.35SiO₂ 80wt%；H₂O 20wt%。

按上述方案，优选地，步骤1）中所述搅拌的转速为500～800 r/min，搅拌时间为10～20 min。