[发明专利]一种具有自清洁性能的高效防腐涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有自清洁性能的高效防腐涂层，是在金属基底表面依次喷涂壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料涂层和聚偏氟乙烯涂层而得。PVDF/PPS‑CO‑NH‑CS双层涂层之间结合紧密，其表面呈致密形态，同时聚偏氟乙烯改变了PPS‑CO‑NH‑CS涂层的表面结构，填补了表面的缺陷，形成了一层屏障，可以有效隔绝水分子或者延缓腐蚀因子与金属表面接触，大大提高了涂层的防腐蚀性能，同时改善了涂层的力学性能；此外，用聚偏氟乙烯对表面进行改性可以降低涂层表面自由能，使得涂层具有优异的自清洁疏水性能。该涂层在高湿高盐分的海洋环境中可以稳定存在，且涂层不会遭到破坏，具有较强的硬度和优异的防腐蚀性能，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种具有自清洁性能的高效防腐涂层及其制备方法，属于防腐涂层技术领域。

背景技术

聚苯硫醚（Polyphenylene sulfide，缩写PPS），是一种高性能的工程聚合物，具有高热稳定性，良好的机械性能，耐化学性，易燃性和高尺寸稳定性。因此，PPS的突出特性使其广泛应用于化学和工业设施的过滤器、热传感器、汽车、航空航天工业和海洋等各个领域。PPS有“塑料黄金”之称，与聚砜 ( PSF)、聚芳酯(PAR)、聚醚醚酮 (PEEK)、聚酰亚胺(PI) 及液晶聚合物 ( LCP) 一起被称为六大特种工程塑料，也是八大宇航材料之一。它是由刚性的苯环和柔性硫醚键连接起来的主链具有刚柔并济的特点，聚苯硫醚的微观形态有片层状、空心球状、棒状、花状等结构，由于聚苯硫醚有良好的相容性，因此可以通过共混和化学等手段进行改性，从而得到优质的复合材料用于具有防腐性能的涂料领域。

壳聚糖是一种天然的生物聚合物，是甲壳素N-脱乙酰基的产物，是地球上仅次于纤维素的第二大天然半结晶阳离子多糖，由于存在伯氨基，因此壳聚糖比纤维素更有优势，伯氨基有较高的反应活性，因此可采用简单的化学方法进行修饰。它具有良好的生物相容性、生物降解性和抗菌活性且没有毒性，是可持续并且稳定的抗菌和防腐涂料。

壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料，羧基化聚苯硫醚与壳聚糖基质之间形成酰胺键，具有一定的防腐性能，为了进一步改善涂层的防腐性能及自清洁疏水性能，可以进行表面改性。

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种半结晶热塑性聚合物。它具有良好的热稳定性、耐腐蚀性、耐火性、优异的耐化学性和耐候性以及较高的机械性能。因此，PVDF已在传感器，热酸应用，生物医学应用以及化学和高温应用等各个领域广泛存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有自清洁性能的高效防腐涂层及其制备方法。

一、高效防腐及具有自清洁性能涂层及其制备

本发明具有自清洁性能的高效防腐涂层，是在金属基底表面依次喷涂壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料涂层和聚偏氟乙烯涂层而得。羧基化聚苯硫醚复合材料涂层的厚度为70nm~1000nm。聚偏氟乙烯涂层的厚度为35nm~550nm。

本发明具有自清洁性能的高效防腐涂层的制备：将分散于无水乙醇中的壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料分散液喷涂在金属基底表面，于300~350℃下固化2~4h；再将分散于无水乙醇中的聚偏氟乙烯分散液喷涂在壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料涂层表面，于200~250℃下2~4h，得到具有自清洁性能的高效防腐涂层PVDF/PPS-CO-NH-CS。

其中，壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料的制备：将壳聚糖溶于盐酸溶液中，超声分散均匀得到壳聚糖分散液；将羧基化聚苯硫醚、壳聚糖分散液、缩合剂钛酸异丙酯、分散剂聚乙二醇800于NMP中超声分散均匀，在氮气气氛下，于220~240℃反应2~2.5h，过滤、洗涤、冷冻干燥，得到壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料PPS-CO-NH-CS。其中，盐酸溶液的质量浓度为0.8~1.2%；壳聚糖与盐酸溶液的质量体积比为1.0~3.3mg/mL；壳聚糖的量为羧基化聚苯硫醚质量的0.5%~5%；羧基化聚苯硫醚、缩合剂钛酸异丙酯、分散剂聚乙二醇800的质量比为1:0.1:1.5。