[发明专利]棒点结构的超疏水微-纳粒子、超疏水涂层液及超疏水防腐涂层的制备方法

说明书

本发明提供了一种棒点结构的超疏水微‑纳粒子、超疏水涂层液及超疏水防腐涂层的制备方法，所述超疏水微‑纳粒子通过以下方法制备：将纳米纤维粒子超声分散在乙醇和氨水的混合溶液中，持续搅拌下滴加硅酸酯和烃基化剂，室温下搅拌反应，离心分离后干燥，得到疏水微‑纳粒子。通过溶胶凝胶法制得纳米纤维‑二氧化硅复合超疏水纳米粒子，通过硅烷偶联剂粘结、喷涂、热固化方式制备镁合金表面具有“棒‑点”微/纳粗糙结构的超疏水防腐涂层。所得超疏水性涂层气垫效应明显、抗腐蚀性好。

技术领域

本发明涉及金属防腐技术领域，特别是涉及一种棒点结构的超疏水微-纳粒子、超疏水涂层液及超疏水防腐涂层的制备方法。

背景技术

镁合金具有高强度/重量比、浇注性好、减振、高阻尼等优越的物理力学性能，被认为是交通运输工具轻量化、降低燃料消耗、减少二氧化碳排放的理想材料。然而，镁的电极电位低、化学活性高、氧化膜疏松，镁合金的耐腐蚀性能差，特别是在水溶液或潮湿的环境中容易腐蚀，这极大地限制了镁合金的广泛应用。

超疏水表面(水接触角大于150度，滑动角小于10度)由于其优异的拒水性能，可有效抑制水与金属基体的接触，起到对基体化学腐蚀防护。中国专利(CN103450801A)采用有氧气氛下，热解硅胶、氧化气相沉积的方法，在玻璃、电池片和金属上制备了超疏水涂层。但该方法使用氧气气氛，会造成镁及镁合金形成疏松氧化物，形成的涂层会脱落，并不适合于镁及镁合金的涂层制备。中国专利(CN103305122B)以Nanocor公司的有机蒙脱土产品和氟硅烷改性二氧化硅，在美国道康宁硅橡胶固化剂作用下，共同构成超疏水表面。中国专利(CN106189832B)将有机聚硅氮烷和氟硅烷改性无机纳米材料交替沉积在表面，获得超疏水涂层。以上两种技术中，由于涂层材料性质决定，在制模过程中不可避免需使用大量如四氢呋喃等高毒易爆的有机溶剂，在热固化过程中，溶剂挥发，对人体和环境造成污染危害，且存在燃烧爆炸安全隐患。

目前，在镁合金表面制备超疏水涂层，主要是通过微弧氧化、化学腐蚀、电沉积等方法对镁合金表面进行粗糙化处理，而后进行疏水性物质涂覆制备超疏水涂层。当表面粗糙度不够时，Cassie态不够稳定，表面易向Wenzel润湿态转变。中国专利(CN103088380A)以有机酸的硝酸钙乙醇溶液为电解液，采用电化学沉积方法在镁及镁合金表面沉积豆蔻酸钙，制备超疏水涂层。该方法中电解液中的有机酸在电场作用下在阴极上与钙离子生成沉淀、形成超疏水涂层，豆蔻酸钙涂层本身具有一定水溶性，且其与镁及镁合金没有较强的作用力，致使形成的涂层有可能会容易脱落或在水溶液中缓慢溶解。中国专利(CN101469425A)对镁合金进行微弧氧化、退火，在镁合金表面构筑出粗糙结构、经丙烯酸处理后，通过旋涂乙烯基聚二甲基硅氧烷，得到镁合金超疏水表面。该方法需要微弧氧化专用设备，制备规模有限。中国专利(CN101824620A)采用硝酸与硝酸盐的混合液对镁合金表面进行化学腐蚀的粗糙化处理，后采用硅烷疏水化剂浸泡制备镁合金表面超疏水涂层。该方法过程简单，但酸浸泡处理会产生大量酸性刻蚀废液，需要配套后续酸性氧化性废液处理设备。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的镁合金表面防腐涂层制备过程中存在的各种弊端，而提供一种棒点结构的疏水微-纳粒子。

本发明的另一个目的是提供基于所述疏水微-纳粒子的超疏水涂层液。

本发明的另一个目的是提供一种超疏水防腐涂层的制备方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种超疏水微-纳粒子，所述超疏水微-纳粒子通过以下方法制备：将纳米纤维粒子超声分散在乙醇和氨水的混合溶液中，持续搅拌下滴加硅酸酯和烃基化剂，室温下搅拌反应，离心分离后干燥，得到疏水微-纳粒子。

在上述技术方案中，所述纳米纤维粒子为纳米碳纤维、纳米玻璃纤维、纳米凹凸棒纤维、碱式硫酸镁晶须、碱式氯化镁晶须、氧化镁晶须、氧化铝晶须、硼酸镁晶须、碳酸钙晶须、碳化硅晶须、氮化硅晶须、硼酸铝晶须或钛酸钾晶须的至少一种。