[发明专利]一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：包括底层和表层两个组分，所述底层组分为环氧树脂及环氧树脂固化剂、有机氟树脂、聚苯胺/碳纳米纤维复合材料、有机溶剂；所述表层组分为有机氟树脂、低表面能改性的纳米填料、氟硅烷偶联剂、有机溶剂。

2.根据权利要求1所述的一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：所述底层组分和表层组分质量比为1：(1～2)。

3.根据权利要求1所述的一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：所述环氧树脂、环氧树脂固化剂、有机氟树脂、聚苯胺/碳纳米纤维复合材料、有机溶剂的质量比为1：(0.1～0.2)：(0.1～0.3)：(0.05～0.15)：(10～15)；所述有机氟树脂、低表面能改性的纳米填料、氟硅烷偶联剂、有机溶剂的质量比为1：(0.1～0.2)：(0.05～0.15)：(15～20)。

4.根据权利要求1所述的一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：

所述的环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线性脂肪族类环氧树脂和脂环族类环氧树脂中的一种，其分子量为1000～100000；

所述的环氧树脂固化剂为三乙胺、四丁基氟化铵、二亚乙基三胺、二异丙基乙基胺、N,N-二甲基苯胺、十八烷基二甲基叔胺、二氨基二苯砜、甲基六氢苯酐、油基二甲基叔胺、十二叔胺、苄基三乙基氯化铵、三乙醇胺和咪唑中的至少一种；

所述的有机氟树脂为聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、全氟乙烯丙烯共聚物、聚氟乙烯中的至少一种；

所述的有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲基甲酰胺中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：所述聚苯胺/碳纳米纤维复合材料制备方法如下：

（1）碳纳米纤维改性：碳纳米纤维超声分散在混酸中，碳纳米纤维的浓度为1～5mg/mL，加热至80℃并恒温搅拌4h，再用蒸馏水洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h，得到羧基化的碳纳米纤维；

（2）将羧基化的碳纳米纤维超声分散在0.1～1mol/L的无机酸中，依次加入苯胺单体、过硫酸铵氧化剂，超声分散30min后，在0～4℃条件下进行化学氧化聚合反应24h，得到聚苯胺/碳纳米纤维复合材料，先后用蒸馏水和乙醇洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h。

6.根据权利要求5所述的一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：所述步骤（1）中混酸为浓硝酸与浓硫酸，所述浓硝酸与浓硫酸体积比为1：3；所述步骤（2）中无机酸为磷酸、硫酸中的一种。

7.根据权利要求5所述的一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：所述苯胺的反应初始浓度为0.93～4.65g/L，所述苯胺单体、过硫酸铵氧化剂及羧基化的碳纳米纤维的质量比为1：2.5：(0.1～0.4)。

8.根据权利要求1所述的一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：所述低表面能改性的纳米填料的制备方法如下：

（1）将乙醇、水和低表面能改性剂制成混合液，体积比为18：1：1，加热至50℃并恒温搅拌30min；

（2）在上述混合液中加入纳米填料，其中纳米填料的加入量为1～5mg/mL，在50℃条件下恒温搅拌24h，然后用蒸馏水过滤，在烘箱中60℃条件下干燥24h，制得低表面能改性的纳米填料。

9.根据权利要求8所述的一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，其特征在于：所述纳米填料为纳米二氧化硅、二硫化钼、碳化硅、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维中的至少一种；所述纳米填料的粒径在20～500nm之间；低表面能改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

10.一种根据权利要求1所述的高性能的超双疏导电多功能防腐涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）金属基体表面预处理

对金属基体表面进行喷砂或喷丸、打磨、清洗及烘干处理；

（2）涂层底层的制备

配置底层涂料，将环氧树脂、环氧树脂固化剂溶解在有机溶剂中，充分搅拌均匀并熟化30min，再依次加入有机氟树脂和聚苯胺/碳纳米纤维复合材料，超声分散20min，并磁力搅拌20～30min，即制得底层涂料；

在步骤（1）处理后的金属基体上喷涂底层涂料，将喷涂后的金属基体以2～6℃/min的升温速率升温至80～100℃，并在80～100℃温度下固化1～2h；

（3）涂层表层的制备：

依次将有机氟树脂和低表面能改性的纳米填料、氟硅烷偶联剂超声分散在有机溶剂中，磁力搅拌20～30min，然后在上述步骤（2）制备的底层上继续喷涂表层涂料，将喷涂后的金属基体以2～6℃/min的升温速率升温至200～300℃，并在200～300℃温度下固化1～2h，自然降至室温后获得整个超双疏导电涂层。