[发明专利]一种覆盖在金属表面的硅烷/环氧树脂-GO-硅烷多层防护膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种覆盖在金属表面的多层防护膜的制备方法，具体为：首先向第一硅烷预水解液中加入溶有环氧树脂的酮类有机溶剂，制得硅烷/环氧树脂水解液，然后将其作为沉积电解液，利用电化学沉积方法在金属基体表面制得硅烷/环氧树脂复合膜，再通过自组装在硅烷/环氧树脂复合膜表面生长一层氧化石墨烯膜。为了更长时有效保护氧化石墨烯膜并延长腐蚀介质到达金属基体的路径，最后再以第二硅烷预水解液作为沉积电解液，在氧化石墨烯膜上电沉积硅烷膜，最终制得覆盖在金属表面的硅烷/环氧树脂‑GO‑硅烷多层防护膜。本发明制得的覆盖在金属表面的硅烷/环氧树脂‑GO‑硅烷多层防护膜更厚、更致密，能能够显著提高金属基体的防护性能。

技术领域

本发明涉及金属工件的防护层，尤其涉及一种覆盖在金属表面的硅烷/环氧树脂-GO-硅烷多层防护膜的制备方法。

背景技术

碳钢由于其价格低廉、易加工、产量高，因而在机械制造中得到广泛使用。近年来，为了提高碳钢的用途，在石油化学工业、海洋开发等方面，也得到大量使用。但是在海水这种复杂的环境中，碳钢普遍存在着腐蚀，磨损甚至是断裂等严重问题。有机涂层与金属涂层具有优异的屏障性能与阴极保护性使碳钢免受腐蚀的危害。其中金属表面硅烷化处理技术生成的薄膜涂层可以对碳钢起到良好的防腐蚀作用。该技术所用试剂合成简单，成本较低，且对环境友好。传统的硅烷膜制备一般采用浸涂的方法，然而这种方法制备的硅烷膜普片存在孔隙或裂纹，腐蚀介质能够沿着这些缺陷渗透到基体表面，对基体造成腐蚀破坏，大大降低了金属表面防护膜的应用。与传统浸涂法相比，电沉积法的优势硅烷的合成与膜层的沉积能在需要保护的碳钢上一步完成，工艺简单且容易实现自动化，同时沉积后的膜层更加均匀、致密，能有效的提高碳钢的耐蚀性能。但是上述电沉积技术，也不能使硅烷膜完全致密，毫无孔隙。石墨烯作为现在最受关注的材料，具有超大的纵横比，超强的阻隔性能，作为硅烷附加薄膜能够有效的延长腐蚀介质接触到碳钢基体，大大的提高了碳钢的使用寿命。

发明内容

本发明为了克服背景技术中所述的现有技术中的不足，提供了一种覆盖在金属表面的硅烷/环氧树脂-氧化石墨烯-硅烷多层防护膜(也称硅烷/环氧树脂-GO-硅烷多层防护膜)的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种覆盖在金属表面的硅烷/环氧树脂-GO-硅烷多层防护膜的制备方法，包含如下步骤：

(1)依次加入硅烷、去离子水和醇类有机溶剂并控制体积比为0.5～1:18～20:1，然后密封，并在磁力搅拌条件下，于25～40℃恒温水浴环境中预水解12～24h，制得第一硅烷预水解液；将环氧树脂充分溶于酮类有机溶剂中并控制环氧树脂与酮类有机溶剂的质量比为5:1～8:1，制得混合液，然后将混合液加入第一硅烷预水解液中并控制混合液与第一硅烷预水解液的体积比为1:40～1:100，然后超声振荡处理直到混合液均匀分散在第一硅烷预水解液中，从而获得硅烷/环氧树脂水解液。本步骤中将硅烷偶联剂用有机溶剂稀释后与环氧树脂混合，从而使环氧树脂从硅烷偶联剂中迁移到金属材料表面，并与其作用，促进界面融合，增强性能。

(2)在三电极体系下利用循环伏安法进行电沉积，其中参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极选择为Ag/AgCl电极，工作电极为打磨后清洗干净的金属基体，沉积电解液为硅烷/环氧树脂水解液，电沉积后取出金属基体，用氮气吹去金属基体表面残余的硅烷/环氧树脂水解液，然后放入60～120℃干燥箱内保温1～2h，制得表面生成有硅烷/环氧树脂复合膜的金属基体；

(3)将步骤(2)制得的表面生成有硅烷/环氧树脂复合膜的金属基体浸入氧化石墨烯悬浮液中，然后密封置于80℃的水浴环境中，自组装反应8～12h，反应结束后取出样品，用蒸馏水轻轻冲洗表面，然后用乙醇超声清洗并晾干，得到表面生成有硅烷/环氧树脂-氧化石墨烯复合膜(也称硅烷/环氧树脂-GO复合膜)的金属基体；