[发明专利]一种金属配合物-全氟聚醚油复相涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防腐材料技术领域，尤其涉及一种金属配合物-全氟聚醚油复相涂层的制备方法。

背景技术

每年有大量的金属构件在海洋环境中由于受到海水的腐蚀而失效，对国民经济造成巨大的损失，目前广泛采用的海洋中金属构件的防腐方法是在金属表面涂装耐蚀性涂层，由于大多数涂层直接暴露于苛刻的海洋环境中，随着在海水中浸没时间的增加，涂层与金属基体表面的结合力减弱，部分涂层脱落，涂层失效，裸露的金属与海水直接接触构成大阴极小阳极的腐蚀体系，加速金属的腐蚀，导致金属构件失效。因此，金属表面涂层的寿命以及耐蚀性直接决定了海洋工程结构在海水环境中服役时间的长短。

在实际服役环境下，单组分涂层并不能满足金属构件在实际服役条件下的防腐蚀需求，因此往往要求涂层具有多结构、多组分的复杂体系；海洋中金属构件常用的防腐蚀方法是在在金属表面涂装防腐涂层作为底漆，以保护基底金属不受海水腐蚀，在最外层则涂装防污漆来保证海洋工程免受污损生物的附着，两种涂层共同作用，保护金属免受海水腐蚀以及生物污损；目前，开发经济实用并且耐蚀效果优异的金属防护涂层仍然是一个巨大的挑战，一直是功能材料领域的研究热点。

近年来，超疏水涂层材料的出现为金属表面防腐蚀提供了新的思路，超疏水表面所形成的空气膜层，能够起到一定的防腐蚀效果，然而，这种超疏水表面本身存在一定局限性，主要表现在：一是超疏水表面的微纳米级粗糙结构内留存的空气膜层隔绝水相与疏水材料直接接触，但是超疏水材料与水相的交界面并非是完美的空气垫，与水相接触的支撑点易成为腐蚀最先发生的活性位置；二是超疏水是一种亚稳态体系，随着在水中浸泡时间的增加，由于扩散作用，空气膜层内的空气能够逐渐溶于外在水相，最终空气垫破坏或者消失，使得外界水溶液接触疏水表面，超疏水作用失效，另外，由于疏水表面会发生局部失效反而会造成大阴极小阳极的腐蚀体系，加速金属腐蚀，因此，普通超疏水结构并不能实现长效防腐蚀功能，阻碍了疏水材料在实际工程领域中的应用。

目前，基于疏水结构的复相涂层的研究为新型防腐蚀材料的制备提供了新的方法；2011年，哈佛大学的Aizenberg课题组在Nature上报道了基于高分子聚合物-润滑油复相分层结构的制备，利用实验证实其具有优良的防沾染特性，该课题组相继在ACS nano及 Proceedings of the National Academy of Sciences上报道了此类材料的防冰及防细菌附着的研究成果，此类材料在相关应用上展示出卓越的性能，但截至目前，尚未见有关于制备此类复相结构的涂层体系并应用于海洋环境防腐蚀领域的报道；在近期的报道中，Qiu和合作者对聚吡咯和全氟聚醚油复相涂层的防腐蚀效果进行了初期的尝试，这对以疏水表面作为新型防腐蚀功能材料的研究起到了推动作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单实用的金属配合物-全氟聚醚油复相涂层的制备方法，在十四酸醇溶液中采用电解的方法在低合金钢等金属材料的表面制备金属配合物以构造粗糙的疏水表面，通过注入全氟聚醚油对金属配合物表面继续平整化，形成具有自修复功能和高疏水性能的金属配合物-全氟聚醚油复相涂层体系，实现金属在海水环境中防腐蚀。

本发明采用如下技术方案：

本发明的金属配合物-全氟聚醚油复相涂层的制备方法的具体步骤如下：

（1）电解质溶液配制：

称取摩尔比为5-15:1的十四酸和高氯酸锂，倒入无水乙醇溶液中，搅拌至十四酸和高氯酸锂完全溶解，得到电解质溶液A；

（2）金属配合物制备： 

在直流恒压电源上采用电解制备工艺，以低合金钢作为工作电极的基体材料，选取20-30V的稳定电压，将低合金钢材料在电解质溶液A中进行1-20h恒电位电解，在低合金钢表面上制备十四酸-金属配合物，电解结束后，将低合金钢基体材料从电解质溶液中取出后用无水乙醇冲洗，去除试样表面残留的溶液，在氮气中吹干，得到黑色的具有超疏水性质的金属配合物B；

（3）平整化重构：

将步骤（2）得到的具有疏水性质的金属配合物材料B用全氟聚醚油进行浸注处理后，得到以低合金钢为基底的金属配合物/全氟聚醚油复相材料涂层。

步骤（1）中，十四酸和高氯酸锂的摩尔比优选为10:1。

步骤（2）中，所述的低合金钢的面积为1×1cm²。

步骤（2）中，优选25V的稳定电压。

步骤（2）中，优选将低合金钢材料在电解质溶液A中进行15h恒电位电解。

步骤（3）中，所述的全氟聚醚油的粘度指数为150～400。