CN106521596B - 一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的溶液及制备方法 - Google Patents

一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的溶液及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜溶液，包括以下组分且各组分的重量份数为：硅烷40～50份，有机酸20～40份，氧化物10～15份，余量为水。本发明还公开了一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的方法，包括以下步骤：将金属件放入配制的溶液中，以金属件为阳极，惰性材料为阴极，施加纳秒脉冲电压，利用微弧等离子体聚合和固化制备防海洋微生物薄膜。该处理方法处理效率高，时间短，薄膜均匀，性能优异，表面生物脱附强。

Description

一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的溶液及 制备方法
技术领域
本发明涉及一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜溶液及制备方法，属于表面处理技术领域。
背景技术
海洋微生物在海洋工程材料表面附着形成生物膜，自身代谢产生硫酸盐引起局部微环境的改变而发生腐蚀。通过在海洋工程材料表面制备耐海洋微生物腐蚀膜提高其耐微生物腐蚀能力是目前通用的办法。文献（张爱军，臧家业，一种海洋微生物防污涂料的制备方法，CN201510383497.4和王鹏，张盾，一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法，CN201410175269.3）分别叙述了一种防海洋微生物腐蚀的方法。前者提供了一种海洋防污损涂料，以有机硅改性丙烯酸脂为成膜物质，以硅烷偶联剂和聚酰胺为固化剂，同时选用纳米银、氧化锌和吡啶硫酮配位化合物为复合杀菌、抗藻剂，制备了环境友好型海洋防污损涂料，后者提供了一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法，首先采用阳极氧化的方式在金属表面制备一层粗糙的微观结构膜，并用具有低表面能特性的物质对粗糙结构表面进行修饰，最后将液体覆盖在表面，使其在金属表面形成连续、光滑的液体膜，降低微生物与表面的附着力，阻止微生物在起表面的附着，进而实现对金属的微生物腐蚀防护。所以其存在处理时间长，操作条件差，需要后续加工等，成本较高限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜溶液及制备方法，该处理方法处理效率高，时间短，薄膜均匀，性能优异，表面生物脱附强。
为解决上述技术问题，本发明提供一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜溶液，其特征是，包括以下组分且各组分的重量份数为：硅烷40～50份，有机酸20～40份，氧化物10～15份，余量为水。
进一步地，所述的硅烷为六甲基二硅氧烷或六甲基环三硅氧烷。具有提高膜层与基体的附着力作用。
进一步地，所述的有机酸为丙烯酸或丁烯酸。具有提高膜层的均匀性和柔韧性作用。
进一步地，所述的氧化物为氧化锌或二氧化钛。具有提高膜层对海洋微生物脱附性，增强膜层的强度和耐磨耐蚀性作用。
进一步地，所述的水为蒸馏水或去离子水。
本发明还提供了一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的方法，其特征在是，包括以下步骤：将金属件放入配制的溶液中，以金属件为阳极，惰性材料为阴极，施加纳秒脉冲电压，利用微弧等离子体聚合和固化制备防海洋微生物薄膜。通过微弧等离子体提供的高聚能，使得有机物聚合过程中与氧化物发生反应，同时吸附和固化到金属基体表面形成薄膜，达到防海洋微生物的目的。
进一步地，所述纳秒脉冲电压的脉宽为10～100 ns，脉冲电压幅值为500～800V。
进一步地，所述施加纳秒脉冲电压的处理时间1～3min。
进一步地，所述的惰性材料为石墨。
本发明所达到的有益效果：本发明以金属为阳极，惰性材料为阴极，施加纳秒脉冲电压，利用微弧等离子体聚合和固化制备有机复合防海洋微生物薄膜，处理方法处理效率高，时间短，薄膜均匀，性能优异，表面生物脱附强，其样板在海水中浸泡60天几乎没有微生物附着；本发明因溶液为室温，处理方法处理速度快，时间短，简化了处理工序，很好地降低了成本，且其适合几乎所有的金属工件。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的防海洋微生物薄膜的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
首先在一个槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解4000g六甲基二硅氧烷和3500g丙烯酸，等槽中试剂全部溶解之后，将1500g氧化锌在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L，得到电解液，将Ti-6Al-4V件放入配制的溶液中，以Ti-6Al-4V为阳极，石墨为阴极，纳秒脉冲脉宽为10 ns，脉冲电压幅值为800V，利用微弧等离子体聚合和固化1分钟，即实现Ti-6Al-4V表面耐海洋微生物腐蚀薄膜的制备（见图1），其样板在海水中浸泡60天几乎没有微生物附着。
实施例2
首先在一个槽中取2/3的去离子水，依次溶解的5000g六甲基环三硅氧烷和3000g丁烯酸，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g二氧化钛在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L得到电解液，将Q235件放入配制的溶液中，以Q235件为阳极，石墨为阴极，纳秒脉冲脉宽为100 ns，脉冲电压幅值为800V，利用微弧等离子体聚合和固化制备有机耐海洋微生物薄膜1分钟，即实现Q235件表面耐海洋微生物腐蚀薄膜的制备，其样板在海水中浸泡60天几乎没有微生物附着。
实施例3
首先在一个槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解5000g六甲基二硅氧烷和3500g丙烯酸，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g氧化锌在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L得到电解液，将316件放入配制的溶液中，以316为阳极，石墨为阴极，纳秒脉冲脉宽为50 ns，脉冲电压幅值为700V，利用微弧等离子体聚合和固化制备有机耐海洋微生物薄膜2分钟，即实现316表面耐海洋微生物腐蚀薄膜的制备，其样板在海水中浸泡60天几乎没有微生物附着。
对比例
空白样板在海水中浸泡30天表面全覆盖海洋微生物。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的方法，其特征是，包括以下步骤：配制以下重量份数的溶液：硅氧烷40～50份，有机酸20～40份，氧化物10～15份，余量为水，所述硅氧烷为六甲基二硅氧烷或六甲基环三硅氧烷，所述的氧化物为氧化锌或二氧化钛；将金属件放入上述配制的溶液中，以金属件为阳极，惰性材料为阴极，施加纳秒脉冲电压，利用微弧等离子体聚合和固化制备防海洋微生物薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的方法，其特征是，所述纳秒脉冲电压的脉宽为10～100 ns，脉冲电压幅值为500～800V。
3.根据权利要求1所述的一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的方法，其特征是，所述施加纳秒脉冲电压的处理时间1～3min。
4.根据权利要求1所述的一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的方法，其特征是，所述的惰性材料为石墨。
5.根据权利要求1所述的一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的方法，其特征是，所述的有机酸为丙烯酸或丁烯酸。
6.根据权利要求1所述的一种阳极表面微弧等离子体制备防海洋微生物薄膜的方法，其特征是，所述的水为蒸馏水或去离子水。
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