[发明专利]一种在碳钢表面形成有机-无机杂化超疏水防腐涂层的方法

说明书

本发明涉及一种在碳钢表面形成有机‑无机杂化超疏水防腐涂层的方法，是在碳钢表面刮涂上涂膜液，待涂膜液达到半固化状态时，置于超疏水纳米SiO₂分散液中进行浸渍处理，取出加热固化，以在碳钢表面形成有机‑无机杂化超疏水防腐涂层。其中的涂膜液是在环氧树脂乙酸乙酯溶液中添加负载缓蚀剂的改性介孔分子筛、氨基硅油、分散剂和固化剂，分散均匀后得到，负载缓蚀剂的改性介孔分子筛是使用硅烷偶联剂对介孔分子筛改性后，负载上三嗪基类缓蚀剂。本发明制备的防腐涂层在解决碳钢表面易腐蚀问题的同时，提高了涂层的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于金属防护材料技术领域，涉及一种超疏水防腐涂层，特别是涉及一种在碳钢表面形成有机-无机杂化超疏水防腐涂层的方法。

背景技术

碳钢作为使用量最大、用途最广的钢材，在建筑、机械、工程、运输等领域得到广泛的应用，但其极易受周围环境影响，发生反应产生腐蚀，对各种设备、构件的运行带来安全隐患，因此对其进行腐蚀防护具有重要意义。

涂层作为金属腐蚀防护最为直接和有效的手段，是现代工业材料防护中最广泛使用的方法之一。其中，环氧树脂由于其具有良好的耐蚀性、耐化学品性及对多种材料的黏附性，且固化收缩率低，为目前使用最广泛的防腐蚀涂层。但环氧树脂固化后脆性高、吸水性强、孔隙大，不利于产生持久的防腐蚀效果。

因此，众多科研者们采用有机-无机杂化技术，将性能优异的无机纳米颗粒作为填料应用到涂层中，以提高涂层的机械性能及耐腐蚀性。

在最新的研究中，涂料中的无机填料被用作缓蚀剂的主体，如介孔分子筛等，利用其多孔、高比面积、尺寸稳定等特性，将缓蚀剂负载其中添加到涂层中，以制得耐腐蚀性更高的聚合物复合涂层。此外，通过在涂层表面构建一层具有微纳米粗糙结构的超疏水表面，凭借其独特的表面形貌及低表面自由能，使得腐蚀离子很难借助水分子的流动进入材料内部，继而延缓材料的腐蚀。

然而，有机-无机杂化涂层也无法避免涂层因溶剂挥发而产生的孔隙，而超疏水涂层也因自身的脆弱限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种在碳钢表面形成有机-无机杂化超疏水防腐涂层的方法，通过在碳钢表面制备有机-无机杂化超疏水防腐涂层，在解决碳钢表面易腐蚀问题的同时，提高涂层的耐腐蚀性能。

本发明提供的在碳钢表面形成有机-无机杂化超疏水防腐涂层的方法是在碳钢表面刮涂上涂膜液，待涂膜液达到半固化状态时，置于超疏水纳米SiO₂分散液中进行浸渍处理，取出加热固化，以在碳钢表面形成有机-无机杂化超疏水防腐涂层。

具体地，所述的涂膜液是在环氧树脂的乙酸乙酯溶液中添加负载缓蚀剂的改性介孔分子筛、氨基硅油、分散剂和固化剂，分散均匀后得到的涂膜液。

更具体地，所述的改性介孔分子筛是使用硅烷偶联剂对平均孔径为4nm的MCM-41分子筛进行改性。

进一步地，所述硅烷偶联剂优选使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

更具体地，在改性介孔分子筛上负载的缓蚀剂为具有以下通式所述结构的三嗪基类缓蚀剂：

其中，R₁和R₂相同或不同，各自为C_6～10的烷基。

更具体地，所述分散剂为十二烷基硫酸钠和/或聚乙二醇600。

更具体地，所述固化剂为乙二胺。

具体地，所述的半固化状态为将涂膜液刮涂在碳钢表面，常温下静置20～30min，碳钢表面涂膜液不再流动但又未完全固化时的状态。

更进一步地，本发明提供了一种更详细的在碳钢表面形成有机-无机杂化超疏水防腐涂层的方法。