[发明专利]一种超亲水防腐涂层溶胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种采用无机聚硅氮烷和石墨烯复合而成的超亲水涂层溶胶及其制备方法和应用。本发明将石墨烯和无机聚硅氮烷复合制备出可自固化强粘结的涂层溶胶，所制备涂层具有防腐特性和稳定的超亲水性，同时可兼具有导热、机械强度高、阻燃等特性；本发明制备工艺简单、成本低廉、绿色环保、操作条件易控，有效解决了目前已有涂层防腐特性较差、以及制备工艺复杂的问题，有利于促进超亲水防腐技术的应用和发展。

技术领域

本发明涉及一种超亲水涂层溶胶及其制备方法和应用，具体涉及一种采用无机聚硅氮烷和石墨烯复合而成的超亲水涂层溶胶及其制备方法和应用。

背景技术

在世界范围内，由于金属腐蚀导致的消耗占整个工业产品生产的2～3％，每年造成的直接经济损失达7000亿美元。为解决上述难题，人们一直致力于探索金属材料的有效防腐问题，至今也取得了不少成果和有效的方法。常见的金属腐蚀防护方法目前包括金属的阳极保护、金属的阴极保护以及金属表面的非金属涂料保护。在金属表面涂覆防腐涂层作为金属防腐常用的方法之一，主要是通过对腐蚀性介质的屏蔽，阻止其与金属表面的接触(屏蔽机理)来实现的。然而，传统的高效金属腐蚀防护，如以六价铬为基础的处理工艺对人体和环境有极大的伤害，许多国家都在积极研究取代六价铬的工艺技术；另外，常用的有机涂层较厚，且存在着不可避免的微观缺陷，如气孔、微裂纹等，使得腐蚀性介质容易透过涂层到达金属表面，引起腐蚀。

随着现代科学技术的发展，在自清洁、油水分离、淡水收集、换热器等工业领域，除了对各种材料的表面性能（耐磨耐刮、耐腐特性等）要求不断提高之外，需要同时赋予材料特殊的表面性能，即超亲水性。为了获取超亲水表面，也就需要在材料表面涂覆一层具有超亲水性能的涂层。因此，研发同时防腐和超亲水性能的涂层材料具有重要应用价值和经济效益。然而，从现有的专利和文献中，罕见有相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺点，提供一种同时具有防腐和超亲水性能的涂层溶胶材料；

本发明进一步目的在于，提供一种同时具有防腐和超亲水性能的涂层溶胶材料的制备方法；

本发明进一步目的在于，提供一种同时具有防腐和超亲水性能的涂层溶胶材料的使用方法。

本发明所采用的超亲水防腐涂层溶胶可制备超亲水涂层，该涂层具有稳定的超亲水性（在无光照或光照较弱的环境中能够保持超亲水性）和耐腐蚀性，且具有较好的耐磨性、防污性、耐热性、阻燃性、导热性等。

本发明的目的通过以下方式来完成：

一种超亲水防腐涂层溶胶，包含石墨烯材料、无机聚硅氮烷、溶剂、催化剂；

所述的溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、正丁醚、二甲苯、二氯甲烷、水的至少一种；

所述催化剂为4,4'-三亚甲基双(1-甲基哌啶)、1-甲基哌啶的至少一种；

所述石墨烯材料为石墨烯和氧化石墨烯的至少一种；所述石墨烯材料的层数在1~100层；

所述石墨烯材料的尺寸为0.1~50000nm；所述石墨烯为层数在1~100层的片状结构，层内为碳原子以sp2 杂化轨道组成六角形蜂巢状晶格、层间为碳原子以π键结合的薄片状。

所述无机聚硅氮烷为全氢化聚硅氮烷，其结构式为：

用在本发明中，含有上述通式所表示的重复单元和在溶剂中可溶的无机聚硅氮烷，可以是通过现有技术中已知的方法制得的任一种聚硅氮烷。作为制备含有上述通式所表示的在溶剂中可溶的无机聚硅氮烷的方法，可以使用包括现有技术中已知方法的任何一种。本发明中，无机聚硅氮烷优选使用数均分子量为400~50000的全氢化聚硅氮烷。