[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

说明书

技术领域

本发明涉及超双疏导电多功能防腐涂层制备领域，特别涉及一种在石油化工行业中具有超疏水、超疏油、减阻耐磨及优异抗孔蚀性能的涂料及其制备方法。

背景技术

腐蚀是困扰石油化工行业的一大难题，特别是石油管线及储罐的穿孔泄漏不仅会严重影响油田正常生产，造成巨大的经济损失和安全事故，而且对社会和环境也会产生严重的后果。传统的绝缘有机涂层的防腐机制为屏蔽作用，一旦涂层上存在针孔或破损，就会形成大阴极小阳极的腐蚀电池，使得腐蚀集中在针孔或破损处，加速管道的孔蚀速度。

有机高分子导电聚合物聚苯胺（PANI）所构建的导电涂层由于对金属表面的钝化作用及电场作用，具有绝缘涂层难以比拟的耐孔蚀、抗划伤能力。中国专利CN102702920B（一种水性聚苯胺防腐涂料及其制备方法）、CN102702815B（一种紫外光固化防腐涂料）、CN102702467B（水性聚氨酯树脂、水性聚苯胺防腐涂料及其制备方法）、CN102643592B（聚苯胺改性介孔分子筛防腐涂料的制备方法）、CN102108241B（一种磷酸酯掺杂聚苯胺防腐涂料及其制备方法）都对聚苯胺防腐涂层进行了有效的尝试。

但是，聚苯胺导电涂层在实际工程应用中仍存在两个关键问题，严重制约其大规模推广与发展。（1）单纯的聚苯胺涂层的耐磨性、与金属基底的附着力及对流体的减阻阻垢等性能尚达不到工业应用的需求，尤其是传统共混涂层聚氨酯、环氧树脂等在应用于油水混合流体管道及设备时，涂层的亲水性不能够满足其减阻耐磨阻垢的长效防护需求；（2）聚苯胺是一种具有很强相互作用的共轭大π键的大分子，刚性大，链间氢键相互作用强，溶解性差，经典的化学或电化学合成的PANI呈无定形粉末，严重影响其在涂层中的分散均匀性及加工性能。

仿生超疏水超疏油（超双疏）表面能够有效抑制腐蚀性物质向涂层内部的扩散，极大地提高涂层的抗腐蚀能力，具有广阔的应用前景。本发明首次提出将超双疏涂层与聚苯胺导电涂层耦合，并通过简单工艺构筑能够同时实现超疏水、超疏油、耐孔蚀的防腐涂层，具有重大的工业应用价值。

现有的超双疏涂层仍存在附着力低、耐磨性差、制备工艺复杂、原料价格昂贵等问题，例如中国专利CN103408707A提出了双亲性可交联氟硅树脂超双疏涂层，其中涂层原料两亲性可交联氟硅树脂需要将含氢有机硅、含环氧物质、含氟物质、改性二氧化硅和亲水性物质混合于溶剂中，加入到反应釜中，并通入惰性气体，在60～140℃条件下搅拌，再加入催化剂，保持搅拌5～24h，再将上述反应物沉淀到正己烷或甲醇中得到。涉及的制备工艺繁琐，反应条件苛刻；中国专利CN103881532A提出底涂环氧树脂和固化剂的混合物，面涂改性纳米银线溶液，制备超双疏表面。然而纳米银线成本较高，制备工艺复杂，面层耐磨性差。

发明内容

本发明在于克服背景技术中存在的现有超双疏涂层及聚苯胺导电涂层的缺点和不足，而提供一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层。该高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，能够同时具备超双疏、减阻耐磨、耐孔蚀的特点，成本低廉。本发明还提供了一种高性能的超双疏导电多功能防腐涂层的制备方法及其应用。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该高性能的超双疏导电多功能防腐涂层，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、氟硅烷偶联剂；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。

所述底层组分和表层组分质量比为1：(1～2)；所述底层中环氧树脂、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)；所述表层中有机氟树脂、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)。

本发明的另一目的是提供一种基于上述性能的超双疏导电涂层的制备方法，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；