[发明专利]一种电子束辐照技术制备超疏水涂层的工艺方法

说明书

本发明提供了一种电子束辐照技术制备超疏水自清洁涂层的方法。首先对二氧化硅进行改性，二氧化硅表面都被甲基所覆盖，含有疏水性；其次在不锈钢基底表面喷涂粘附层（环氧树脂）用于黏附疏水改性的二氧化硅颗粒；然后在粘附层环氧树脂的表面喷涂改性的二氧化硅颗粒；最后用电子加速器进行电子束辐照，引发化学反应形成具有超疏水性的不锈钢涂层。本制备方法工艺简单，具有创新性，采用电子束辐照不涉及化学反应，环保无污染，并且制备的产品性能稳定，经久耐用。

技术领域

本发明涉及一种超疏水防腐蚀涂层，创新点在于采用电子束辐照引发各界面处的化学交联来制备超疏水涂层的工艺方法。

背景技术

近年来，疏水材料在日常生活中广泛普及。由于它在自清洁、防腐蚀、防雾、防冰、油水分离等方面有着极其重要的作用因此受到人们的广泛关注。超疏水表面指表面与水滴的接触角超过150°，滚动角小于10°。人工仿制荷叶表面超疏水结构，结合Cassie模型中独有的微观粗糙结构使固-液界面形成空气层，排斥水滴实现超疏水。

由此延展出固体表面润湿性这一特性，表面润湿性是自然界最常见的现象之一，同时也是固体表面的一项重要的物化特性，它描述液体在固体材料表面的铺展能力。通过控制材料表面微观结构和表面化学组成实现一种液体在表面为超疏性，另一种液体完全铺展且可从多孔材料上渗透，这就是油水分离的基本原理。纳-微级粗糙结构和低表面能物质是构建超疏水表面的关键因素。

王文弘等人以甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、三羟甲基丙烷、全氟辛醇和纳米SiO₂为原料制得的疏水材料具有良好的疏水性，接触角为160.3°，滚动角为7.5°。但此种方法所用原材料环保性较差，不适宜广泛应用。另有学者所制备的疏水涂层疏水效果较好，但工艺较为复杂。

CN 111434737 A提供了一种改性水性环氧树脂/纳米SiO₂复合疏水涂层及制备方法，所述的疏水涂层是以氨基硅油改性水性环氧树脂作为基材，向烧杯中加入改性水性环氧树脂和环氧固化剂加入水中混合，放置于磁力搅拌器搅拌一定时间；然后加入氟化纳米SiO₂粉体继续搅拌；接着用2％的N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷水溶液喷涂金属表面并室温晾干；最后滴涂在Q235钢板上并常温固化24h，得到目标涂层。试验中通过简单调节氟化SiO₂纳米粉体的加入量，制备出具有不同疏水性的疏水涂层。

发明内容

本发明提供一种超疏水防腐蚀涂层的制备方法，创新点在于采用电子束辐照引发化学交联。避免了化学刻蚀方法基电解液对环境的污染，并且产品性能稳定，持久耐用。

本发明的技术方案为：

基板的预处理过程：选取不锈钢基板尺寸115mmX50mmX1mm然后用碳化硅砂纸对不锈钢板进行打磨处理。

制备非氟改性纳米二氧化硅：将处理过的不同粒径纳米二氧化硅分散在溶剂中，超声分散25min，然后加入改性剂二甲基二氯硅烷和改性助剂，氮气保护下，在70℃反应8h。待悬浊液冷却后，离心分离，用溶剂洗涤三次。最后在85℃下干燥非氟改性的二氧化硅。使纳米二氧化硅和超细SiO₂二氧化硅表面都被甲基所覆盖，得到疏水改性的二氧化硅颗粒。

取适量水性环氧树脂乳液与固化剂加入溶剂中混合，在磁力搅拌器作用下搅拌5min，然后用喷壶将环氧树脂层喷涂到处理过的不锈钢基板上用于下一步黏附疏水改性的二氧化硅颗粒。

在粘附层环氧树脂的表面喷涂一层粒径在200nm以上的非氟改性二氧化硅，紧接着这层改性二氧化硅表面喷涂一层粒径在100nm以下的非氟改性二氧化硅，实现二氧化硅纳-微级粗糙结构。

将喷涂好的超疏水涂层用电子加速器进行电子束辐照，从而引发化学反应，使环氧树脂涂层与不锈钢底材和疏水改性的二氧化硅颗粒之间都形成化学交联，最终形成具有超疏水性的不锈钢涂层。