[发明专利]一种耐中高温地热环境的有机‑无机复合防腐涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防腐涂层技术领域，具体地说，涉及一种有机-无机复合防腐涂层技术领域。

背景技术

金属的腐蚀是由金属与其周围介质发生化学或电化学作用产生的。金属被腐蚀的部分将失去金属原有的特性，这将严重影响金属材料的正常使用。目前，世界上每年因腐蚀而报废的金属占金属年产量的20％-40％(陶琦,李芬芳,邢健敏.金属腐蚀及其防护措施的研究进展[J].湖南有色金属,2007,23(2):43-46)。研究开发新的金属防腐材料和工艺技术具有重要的应用价值。金属的防腐蚀技术主要包括涂层防腐蚀、缓蚀剂防腐、电化学防腐蚀和磁场防腐蚀等(何毅,徐中浩等.金属材料防腐技术的研究进展[J].应用化工,2013,42(11):2065-2071.栾翀.电化学防腐中的若干问题[J],科技信息,2008,33:587-588.胡涛,王千等.金属管道的腐蚀与防腐蚀技术现状[J].石油化工腐蚀与防护,2008,25(3):27-31)。目前，在我国涂层防腐蚀技术还是被广泛应用的防腐蚀技术(张玉宝,王强,斯琴图雅.管道内防腐技术现状及发展[J].中国新技术新产品,2010,6:2)。目前，文献报道的防腐涂层材料和制备方法较多。中国专利CN 103990588 A报道了一种多层环氧重防腐涂层及其制备方法，该涂层是由多元羧酸环氧树脂涂层、无溶剂环氧涂层和丙烯酸环氧面漆构成。涂层制备过程主要是通过将市售的环氧树脂溶解后通过喷涂涂覆于金属表面后再干燥得到。涂层的实施过程采用多层涂覆的方法，首先在清洗洁净的金属表面喷涂多元羧酸环氧底漆，厚度为80μm。24h后再喷涂无溶剂环氧树脂中间漆，厚度为300μm。最后经36h再喷涂丙烯酸环氧面漆，厚度为150μm。涂层总厚度达530μm。涂层可涂覆于潮湿、带锈的金属表面，且与基底结合牢固，涂层与基底的结合力在10-12MPa。中国专利CN 103936361 A发明了一种水泥基防水防腐涂层材料，其中防腐涂层中的成膜物为BASF公司生产的Acronal PS608ap和PRIMAL.^TM EZ-100。涂层除防腐防水性能之外还具有防酸、防碱和防盐冻的特点。该涂料成本低、配方简单且容易施工。中国专利CN 103773207 A公布了一种玻璃鳞片聚脲防腐涂层的制备方法。聚脲涂层主要由A、B两个组分构成，组分A由一定比例的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚二元醇、KH-550和玻璃鳞片混合而成，其中4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚二元醇形成预聚体。组分B主要由一定比例的端氨基聚醚、二胺扩连剂和消泡剂混合而成。涂覆聚脲涂层时首先在经去污的基底表面打上底胶，然后将A、B组分在喷涂设备中充分混合，最后通过喷枪喷涂一层厚度不低于0.5mm的聚脲涂层，涂层具有耐磨、防腐和不宜老化特性。文献Surface&Coatings Technology 219(2013)126–130报道了在已经沉积锌的碳钢表面磁控溅射一层Zn-Mg金属涂层，通过电化学测试发现在3.5wt％的NaCl中的极化曲线中出现钝化去，碳钢的耐蚀特性得以提高。文献Composites:Part B 46(2013)135–144报道了通过溶胶凝胶法在碳钢基底上制备了8层TiO₂/ZnO复合涂层，当Ti和Zn的原子摩尔比为1:3且热处理温度为500℃时涂层的防腐蚀性能最好。文献Surface&Coatings Technology 206(2012)2057–2063中将经KH-560改性的水基环氧树脂涂覆于碳钢表面，通过盐雾试验发现只需少量添加KH-560改性后的水基环氧树脂的防腐性能就可以得到明显提高。文献Surface&Coatings Technology 205(2011)4011–4017采用诱导耦合射频等离子体技术在碳钢表面形成了聚四氟乙烯疏水膜，在盐水中3％NaCl溶液中浸泡1个月后仍有9nm的涂层保留在碳钢表面。文献Synthetic Metals 159(2009)1247–1254报道了一种制备于SS304不锈钢表面的耐高温磷酸盐掺杂的聚吡咯防腐涂层，聚吡咯涂层的合成主要通过电化学沉积，磷酸盐掺杂主要通过将其溶解于聚吡咯电化学沉积液中实现，涂层在700℃下的失重率只有28％。文献Thin Solid Films 519(2011)5905–5911考察了通过无电镀沉积在碳钢上的Ni-P和Ni-P-PTFE两种涂层在海水中抗蚀性能，通过电化学测试发现大量PTFE的引入反而会降低原有涂层的耐蚀性能。文献Electrochimica Acta 124(2014)100–108报道了聚吡咯-磁铁矿-硅烷复合涂层涂覆在碳钢和不锈钢基底的防腐蚀性能，聚吡咯-磁铁矿的制备主要通过将四氧化三铁粉末分散于聚吡咯电沉积液中，然后通过恒电流极化与聚吡咯一起沉积到金属表面。硅烷涂层的制备主要通过将正硅酸乙酯、KH-550和KH-560按一定比例混合配置成溶胶液再通过浸涂在基底表面形成硅烷涂层，电化学实验结果表明该复合涂层涂覆于碳钢后的防腐性能更加明显。文献Surface&Coatings Technology 244(2014)1–8报道了一种在铜表面制备的一种超疏水涂层，水滴在涂层表面的静态接触角可达157°。该超疏水涂层的制备首先是在铜表面水热合成一层CuO薄膜，然后再利用硬脂酸对CuO进行改性得到。通过电化学测试，超疏水涂层的超疏水特性使得铜的耐蚀性得到提高，腐蚀电流密度降低两个数量级。