CN111234621B - 可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法 - Google Patents
可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111234621B CN111234621B CN201811445772.0A CN201811445772A CN111234621B CN 111234621 B CN111234621 B CN 111234621B CN 201811445772 A CN201811445772 A CN 201811445772A CN 111234621 B CN111234621 B CN 111234621B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductive coating
- nano metal
- nano
- metal conductive
- repairable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 128
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 128
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- -1 magnesium aluminum zinc Chemical compound 0.000 claims description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 15
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 14
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 14
- 229910000611 Zinc aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- HXFVOUUOTHJFPX-UHFFFAOYSA-N alumane;zinc Chemical compound [AlH3].[Zn] HXFVOUUOTHJFPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 11
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 8
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940090960 diethylenetriamine pentamethylene phosphonic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N dtpmp Chemical compound OP(=O)(O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(=O)O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 3
- 125000000954 2-hydroxyethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])O[H] 0.000 claims description 2
- 229940120146 EDTMP Drugs 0.000 claims description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Zn] Chemical compound [Mg].[Zn] PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N fluorosilicon Chemical compound [Si]F ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GRVDJDISBSALJP-UHFFFAOYSA-N methyloxidanyl Chemical compound [O]C GRVDJDISBSALJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940116254 phosphonic acid Drugs 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 8
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 7
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 7
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- DMKSVUSAATWOCU-HROMYWEYSA-N loteprednol etabonate Chemical compound C1CC2=CC(=O)C=C[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)OCCl)(OC(=O)OCC)[C@@]1(C)C[C@@H]2O DMKSVUSAATWOCU-HROMYWEYSA-N 0.000 description 6
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical class O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 125000006296 sulfonyl amino group Chemical group [H]N(*)S(*)(=O)=O 0.000 description 3
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 3
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 2
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 2
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- XTOQOJJNGPEPMM-UHFFFAOYSA-N o-(2-oxo-1,3,2$l^{5}-dioxaphosphinan-2-yl)hydroxylamine Chemical compound NOP1(=O)OCCCO1 XTOQOJJNGPEPMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001489698 Gerridae Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- FJMNNXLGOUYVHO-UHFFFAOYSA-N aluminum zinc Chemical compound [Al].[Zn] FJMNNXLGOUYVHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/08—Anti-corrosive paints
- C09D5/10—Anti-corrosive paints containing metal dust
- C09D5/106—Anti-corrosive paints containing metal dust containing Zn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1687—Use of special additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/08—Metals
- C08K2003/0893—Zinc
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及涂层制备领域,具体地说是一种可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法。可修复超疏水纳米金属导电涂层由合成树脂、助剂、溶剂、纳米金属粉以及修复剂组成,其制备方法如下:首先通过高速分散将合成树脂、助剂、溶剂、纳米金属粉充分混合得到单组分纳米金属导电涂料,并通过空气喷涂的方法制备得到纳米金属导电涂层;然后将修复剂通过空气喷涂的方法涂覆于固化后的纳米金属导电涂层表面。按照上述方法制备的可修复超疏水纳米金属导电涂层具有较好的导电性、可修复性、疏水性以及耐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂层制备领域,具体地说是一种可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法。
背景技术
超疏水表面指疏水角大于150°,滚动角小于10°的表面,因其拥有良好的疏水性、自清洁、防结冰等特点而在建筑、通讯、汽车、新能源等领域具有广泛的应用前景,因此受到广大研究者的密切关注。超疏水现象最先发现于自然界中如荷叶效应、水黾腿等,Barthlott等通过深入研究荷叶效应后得出结论:超疏水表面主要由具有微/纳二元结构表面以及地表面能的共同作用,因此目前制备超疏水表面方法一般分两步,第一步构建具有微/纳的表面,第二步为低表面能处理。
目前,制备超疏水表面方法很多,例如:电化学沉积、等离子刻蚀、溶胶凝胶法、化学反应法以及自组装技术等方法。如:张斌斌等在金属表面用电沉积法制备超疏水涂层,具有较高的水接触角。但目前这些方法一般只适合于实验室内,小规模的试样制备,成本昂贵、制备条件苛刻,不适应用于工业中大规模批量生产,且目前实验室所制备得到的超疏水表面耐久性通常较差,不能满足户外长期使用的要求。
发明内容
为了解决上述超疏水涂层制备过程存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法,按照本发明方法制备的可修复超疏水纳米金属导电涂层,具有较好的导电性、可修复性、疏水性以及耐蚀性能。
本发明的技术方案是:
一种可修复超疏水纳米金属导电涂层,包括纳米金属导电涂层和修复层,其中:
采用空气喷涂的方法将纳米金属导电涂料喷涂于基材上,形成纳米金属导电涂层;按重量份数计,纳米金属导电涂料包含以下组分及含量:
将修复剂通过空气喷涂的方法涂覆于固化后的纳米金属导电涂层表面,形成修复层;按重量份数计,修复剂包括以下组分和含量:
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,纳米金属导电涂层的厚度为50~150μm,修复层的厚度为0.01~5μm。
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,合成树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性醇酸树脂、环氧改性醇酸树脂之一或它们的混合物。
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,纳米金属粉为纳米镁粉、纳米铝粉、纳米锌粉、纳米镁铝合金粉、纳米锌镁合金粉、纳米镁铝锌合金粉、纳米锌铝合金粉之一或它们的混合物,粒度为1~100nm。
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,优选的,纳米金属粉为纳米锌粉、纳米锌铝合金粉、纳米锌镁铝合金之一或它们的混合物,粒度在1~100nm。
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,醇类化合物为乙醇、异丙醇、正丁醇之一或它们的混合物。
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,有机膦酸为氨基三亚甲基磷酸、己二胺四甲叉磷酸、乙二胺四亚甲基磷酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸之一或它们的混合物。
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,含氟硅双尾链化合物分子结构式如下:
其中,R1=CH3O或C2H5O,n=2~10。
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,溶剂具体为甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯之一或它们的混合物。
所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层的制备方法,按下列顺序和步骤进行:
(1)纳米金属导电涂层制备
首先将合成树脂、助剂以及溶剂的混合物,使用高速分散机在300~1800rpm转速下高速分散5~25分钟后,加入纳米金属粉,再高速分散20~70分钟后得到纳米金属导电涂料;通过空气喷涂的方法将制备得到的纳米金属导电涂料喷涂于基材上,常温固化1~7天后得到纳米金属导电涂层;
(2)修复剂制备
将去离子水加入含有醇类化合物的容器中,再加入有机膦酸,使用高速分散机在300~1000rpm转速搅拌条件下加入含氟硅双尾链化合物,并持续搅拌30分钟~1小时后得到修复剂;
(3)修复处理
将上述步骤(2)制备得到的修复剂,按照每100cm2使用2~30g修复剂的比例,通过空气喷涂的方法,均匀的涂覆于步骤一制备得到的纳米金属导电涂层表面,常温干燥1~2天,得到可修复超疏水纳米金属导电涂层。
作为上述技术方案的补充,本发明助剂为分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂中的一种或两种以上,分散剂为亲和基团高分子聚合物类分散剂,流平剂为能显著降低表面张力的有机硅流平剂或改性丙烯酸流平剂,消泡剂为有机硅类消泡剂,防沉剂为聚酰胺蜡防沉剂。
分散剂,如:BYK公司的BYK110、Anti-Terra-204、Disperbyk-161、Disperbyk-106。消泡剂,如:Henkel公司的Perenol S4、Perenol S400、Perenol S43和BYK公司的BYK065。流平剂,如:TEGO公司的450、TEGO Flow 370、TEGO Glide B 1484,BYK公司的354。防沉剂,可以为有机改性膨润土类防沉剂,如:美国NL公司的BENTONE 27、BENTONE 34。
本发明的设计思想是:
本发明创新性的提出利用纳米金属粉制备单组分涂层构建具有微/纳二元结构的表面,并通过含氟硅双尾链化合物制备的修复剂对涂层表面进行低表面能处理,从而制备得到具有导电性、可修复性的超疏水表面。该种方法简便快捷,施工方便,可大面积制备。由于使用含氟硅双尾链化合物,使纳米金属涂层表面的氟元素面密度显著增加,修饰后的涂层表面水接触角容易达到150°以上,滚动角≤10°,具有耐久性,并且该表面电导率≥7.0×10-5S/m,具有良好的导电性。该表面具有可修复性,通过定期对表面进行修复处理,超疏水表面经过90天的户外暴晒实验后,仍具有良好的较高的水接触角,接触角为150°,仍具备良好的自清洁效果。另外,有机膦酸在基材表面优先吸附,可以减少侵蚀性离子,如:Cl-对基材的吸附,进而提高涂层中的耐蚀性。
本发明的优点及有益效果如下:
1.采用本发明可大面积制备超疏水涂层,适合工业应用;
2.采用本发明得到涂层具有较高的水接触角,达到150°以上,较低的滚动角,≤10°,涂层表现出良好的疏水性、自清洁效果;
3.本发明采用粒径大小为1~100nm的纳米金属粉,由于涂层中树脂含量低,金属粉体之间电连接比较充分,涂层具有较高的电导率,达到7.0×10-5S/m以上。
4.本发明修复剂中使用有机膦酸和含氟化合物作为缓蚀剂,具有协同作用,可抑制纳米金属的腐蚀,提高涂层的耐腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明可修复超疏水纳米金属导电涂层制备方法的流程图。
图2为水接触角测量结果图。其中,(a)实施例1,(b)实施例2,(c)实施例3,(d)对比例1,(e)对比例2,(f)对比例3。
图3为90天户外暴晒可修复性实验曲线。
具体实施方式
如图1所示,本发明可修复超疏水纳米金属导电涂层制备方法的流程如下:
首先通过高速分散将合成树脂、助剂、溶剂、纳米金属粉充分混合得到单组分纳米金属导电涂料,并通过空气喷涂的方法,将制备得到的纳米金属导电涂料喷涂于基材上,通过常温固化得到纳米金属导电涂层;然后通过高速分散将去离子水、有机膦酸、醇类化合物充分混合后,搅拌下添加含氟硅化合物,继续高速分散均匀得到修复剂,将修复剂通过空气喷涂的方法涂覆于固化后的纳米金属导电涂层表面,常温干燥得到可修复超疏水纳米金属导电涂层。
本发明中除非特别指明外,所涉及的比例均为重量百分比或重量比。
本发明通过水接触角考察涂层疏水性,水接触角使用JC2000D2接触角测量仪进行测试,水滴大小为5μL,取5次结果的平均值。通过测试涂层的电导率考察涂层的导电性;通过电化学阻抗谱试验,评价涂层的耐腐蚀性能;电化学阻抗谱采用273A电化学测试系统进行测试,工作电极为涂层试样,面积为12.56cm2,参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为铂片,测试溶液为3.5wt%的NaCl溶液。采用美国ACL-800表面电阻测试仪测试涂层表面电阻率。通过户外暴晒实验考察涂层的可修复性以及耐久性。涂层制备利用空气喷涂方法把纳米金属导电涂料喷涂到150mm×75mm×3mm的Q235钢板上,常温干燥固化后涂层厚度为90±10μm,之后用空气喷涂方法将修复剂喷涂到纳米金属导电涂层表面。
下面,结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:首先在容器中装入14.8g的W770丙烯酸树脂(武汉现代工业技术研究院生产),0.2g的TEGO Airex 980消泡剂(德国迪高公司生产),0.4g的聚酰胺蜡防沉剂,10.4g的二甲苯溶剂,将混合物以1200rpm的转速高速分散10min;再加入74.2g纳米锌粉,继续以1200rpm的转速高速分散30min,过滤得到纳米锌涂料。采用空气喷涂的方法将纳米锌涂料喷涂于喷砂处理的碳钢基材表面,常温固化24h形成纳米锌涂层,厚度为90μm。在容器中加入82g乙醇,8g去离子水,5g氨基三亚甲基膦酸,使用高速分散机在500rpm转速下加入5g的1,3-二(N甲基-(1,1,2,2,3,3,4,4-全氟丁基)磺酰氨基)丙烷-2基-N-(3-(三乙氧基硅烷)丙基)氨基甲酸酯(即为含氟硅双尾链化合物,其分子结构式如(1)所示,R1=C2H5O,n=4),继续以500rpm的转速高速分散40min,得到修复剂。通过空气喷涂的方法将制备得到的修复剂喷涂于制备得到的纳米锌涂层表面,得到可修复超疏水导电纳米锌涂层,厚度为90.5μm。
实施例2:首先在容器中装入14.8g的W770丙烯酸树脂,0.2g的TEGO Airex 980消泡剂,0.4g聚酰胺蜡防沉剂,10.4g二甲苯溶剂,将混合物以1000rpm的转速高速分散15min;再加入74.2g纳米Zn15Al合金粉,继续以1000rpm的转速高速分散30min,过滤得到纳米锌铝合金涂料。采用空气喷涂的方法将纳米锌铝合金涂料喷涂于喷砂处理的碳钢基材表面,常温固化24h形成纳米锌铝合金涂层,厚度为88μm。在容器中加入90g乙醇,2g去离子水,3g己二胺四甲叉磷酸,使用高速分散机在500rpm转速下加入5g的1,3-二(N甲基-(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-全氟丁基)磺酰氨基)丙烷-2基-N-(3-(三甲氧基硅烷)丙基)氨基甲酸酯(即为含氟硅双尾链化合物,其分子结构式如(1)所示,R1=CH3O,n=6),继续以500rpm的转速高速分散40min,得到修复剂。通过空气喷涂的方法将制备得到的修复剂喷涂于制备得到的纳米锌铝合金涂层表面,得到可修复超疏水导电纳米锌铝合金涂层,厚度为88.8μm。
实施例3:首先在容器中装入14.8g的W770丙烯酸树脂,0.2g的TEGO Airex 980消泡剂,0.4g聚酰胺蜡防沉剂,10.4g二甲苯溶剂,将混合物以1500rpm的转速高速分散15min;再加入74.2g纳米Zn11Al3Mg,继续以1500rpm的转速高速分散30min,过滤得到纳米锌铝镁涂料。采用空气喷涂的方法将纳米锌铝镁涂料喷涂于喷砂处理的碳钢基材表面,常温固化24h形成纳米锌铝镁涂层,厚度为92μm。在容器中加入77g乙醇,3g去离子水,10g二乙烯三胺五甲叉膦酸,使用高速分散机在500rpm转速下加入10g的1,3-二(N甲基-(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-全氟丁基)磺酰氨基)丙烷-2基-N-(3-(三乙氧基硅烷)丙基)氨基甲酸酯(即为含氟硅双尾链化合物,其分子结构式如(1)所示,R1=C2H5O,n=6),继续以500rpm的转速高速分散40min,得到修复剂。通过空气喷涂的方法将制备得到的表面改性剂喷涂于制备得到的纳米锌镁铝涂层表面,得到可修复超疏水导电纳米锌镁铝涂层,厚度为93μm。
对比例1:首先在容器中装入14.8g的W770丙烯酸树脂,0.2g的TEGO Airex 980消泡剂,0.4g聚酰胺蜡防沉剂,10.4g二甲苯溶剂,将混合物以1200rpm的转速高速分散10min;再加入74.2g纳米锌粉,继续以1200rpm的转速高速分散30min,过滤得到纳米锌涂料。采用空气喷涂的方法将纳米锌涂料喷涂于喷砂处理的碳钢基材表面,常温固化24h形成纳米锌涂层,厚度为91μm。
对比例2:首先在容器中装入14.8g的W770丙烯酸树脂,0.2g的TEGO Airex 980消泡剂,0.4g聚酰胺蜡防沉剂,10.4g二甲苯溶剂,将混合物以1000rpm的转速高速分散15min;再加入74.2g纳米Zn15Al合金粉,继续以1000rpm的转速高速分散30min,过滤得到纳米锌铝合金涂料。采用空气喷涂的方法将纳米锌铝合金涂料喷涂于喷砂处理的碳钢基材表面,常温固化24h形成纳米锌铝合金涂层,厚度为92μm。
对比例3:首先在容器中装入14.8g的W770丙烯酸树脂,0.2g的TEGO Airex 980消泡剂,0.4g聚酰胺蜡防沉剂,10.4g二甲苯溶剂,将混合物以1500rpm的转速高速分散15min;再加入74.2g纳米Zn11Al3Mg,继续以1500rpm的转速高速分散30min,过滤得到纳米锌铝镁涂料。采用空气喷涂的方法将纳米锌铝镁涂料喷涂于喷砂处理的碳钢基材表面,常温固化24h形成纳米锌铝镁涂层,厚度为92μm。
表1涂层性能测试结果
疏水角(3μl) | 电导率 | 涂层电化学阻抗值 | |
实施例1 | 153.4 | 7.7×10<sup>-5</sup>S/m | 1520Ω·cm<sup>2</sup> |
实施例2 | 151.1 | 9.8×10<sup>-5</sup>S/m | 1227Ω·cm<sup>2</sup> |
实施例3 | 153.1 | 8.2×10<sup>-5</sup>S/m | 1340Ω·cm<sup>2</sup> |
对比例1 | 138.6 | 5.1×10<sup>-4</sup>S/m | 593Ω·cm<sup>2</sup> |
对比例2 | 138.0 | 7.2×10<sup>-4</sup>S/m | 380Ω·cm<sup>2</sup> |
对比例3 | 137.2 | 5.9×10<sup>-4</sup>S/m | 470Ω·cm<sup>2</sup> |
如图2所示,实施例与对比例的水接触角测量结果,如表1所示涂层性能测试结果,表明通过修复剂处理的可修复超疏水纳米金属导电涂层,与经过修复剂处理的纳米金属导电涂层相比具有更高的疏水角,更好的耐蚀性。
如图3所示,涂层具有良好的可修复性并且通过该种修复作用,涂层在90天户外暴晒试验中保持水接触角在150度左右,说明试验过后涂层仍具有较高的水接触角以及良好的自清洁效果。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式,并不能因此理解为对本发明范围的限制,也并非对本发明的结构作任何形式上的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可修复超疏水纳米金属导电涂层,其特征在于,包括纳米金属导电涂层和修复层,其中:
采用空气喷涂的方法将纳米金属导电涂料喷涂于基材上,形成纳米金属导电涂层;按重量份数计,纳米金属导电涂料包含以下组分及含量:
合成树脂 5~20份;
助剂 0.5~5份;
纳米金属粉 60~90份;
溶剂 3~20份;
将修复剂通过空气喷涂的方法涂覆于固化后的纳米金属导电涂层表面,形成修复层;按重量份数计,修复剂包括以下组分和含量:
含氟硅双尾链化合物 0.5~20份;
去离子水 0.5~20份;
醇类化合物 70~100份;
有机膦酸 1~20份;
含氟硅双尾链化合物分子结构式如下:
其中,R1= CH3O或C2H5O,n=2~10。
2.根据权利要求1所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,其特征在于,纳米金属导电涂层的厚度为50~150μm,修复层的厚度为0.01~5μm。
3.根据权利要求1所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,其特征在于,合成树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性醇酸树脂、环氧改性醇酸树脂之一或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,其特征在于,纳米金属粉为纳米镁粉、纳米铝粉、纳米锌粉、纳米镁铝合金粉、纳米锌镁合金粉、纳米镁铝锌合金粉、纳米锌铝合金粉之一或它们的混合物,粒度为1~100nm。
5.根据权利要求4所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,其特征在于,纳米金属粉为纳米锌粉、纳米锌铝合金粉、纳米锌镁铝合金粉之一或它们的混合物,粒度在1~100nm。
6.根据权利要求1所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,其特征在于,醇类化合物为乙醇、异丙醇、正丁醇之一或它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,其特征在于,有机膦酸为氨基三亚甲基膦酸、己二胺四甲叉膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸之一或它们的混合物。
8.根据权利要求1所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层,其特征在于,溶剂具体为甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯之一或它们的混合物。
9.一种权利要求1至8之一所述的可修复超疏水纳米金属导电涂层的制备方法,其特征在于,按下列顺序和步骤进行:
(1)纳米金属导电涂层制备
首先将合成树脂、助剂以及溶剂的混合物,使用高速分散机在300~1800rpm转速下高速分散5~25分钟后,加入纳米金属粉,再高速分散20~70分钟后得到纳米金属导电涂料;通过空气喷涂的方法将制备得到的纳米金属导电涂料喷涂于基材上,常温固化1~7天后得到纳米金属导电涂层;
(2)修复剂制备
将去离子水加入含有醇类化合物的容器中,再加入有机膦酸,使用高速分散机在300~1000rpm转速搅拌条件下加入含氟硅双尾链化合物,并持续搅拌30分钟~1小时后得到修复剂;
(3)修复处理
将上述步骤(2)制备得到的修复剂,按照每100cm2 使用2~30g修复剂的比例,通过空气喷涂的方法,均匀的涂覆于步骤(1)制备得到的纳米金属导电涂层表面,常温干燥1~2天,得到可修复超疏水纳米金属导电涂层。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811445772.0A CN111234621B (zh) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | 可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811445772.0A CN111234621B (zh) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | 可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111234621A CN111234621A (zh) | 2020-06-05 |
CN111234621B true CN111234621B (zh) | 2021-09-24 |
Family
ID=70870996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811445772.0A Active CN111234621B (zh) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | 可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111234621B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1500686A1 (en) * | 2003-07-22 | 2005-01-26 | Hoden Seimitsu Kako Kenkyusho Co., Ltd. | Chromium-free water reducible rust inhibitive paint for metals |
CN101791608A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-08-04 | 吉林大学 | 一种自修复超疏水涂层的制备方法 |
CN102492942A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-06-13 | 北京化工大学 | 一种减阻超疏水涂层及其制备方法 |
CN104449141A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 海南电力技术研究院 | 纳米复合冷镀锌涂料及其制备方法 |
CN104745045A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-01 | 广州希森美克新材料科技有限公司 | 一种超疏水疏油复合涂层及其制备方法 |
CN106366907A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-02-01 | 清华大学天津高端装备研究院 | 一种超疏水涂料、超疏水涂层及其制备方法 |
CN106459103A (zh) * | 2014-03-31 | 2017-02-22 | 三菱综合材料株式会社 | 含氟硅烷化合物 |
CN106905811A (zh) * | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 北京奥托米特电子有限公司 | 一种用于基材的疏水涂层及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10106213A1 (de) * | 2001-02-10 | 2002-08-22 | Dmc2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag | Selbstreinigende Lackbeschichtungen und Verfahren und Mittel zur Herstellung derselben |
-
2018
- 2018-11-29 CN CN201811445772.0A patent/CN111234621B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1500686A1 (en) * | 2003-07-22 | 2005-01-26 | Hoden Seimitsu Kako Kenkyusho Co., Ltd. | Chromium-free water reducible rust inhibitive paint for metals |
CN101791608A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-08-04 | 吉林大学 | 一种自修复超疏水涂层的制备方法 |
CN102492942A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-06-13 | 北京化工大学 | 一种减阻超疏水涂层及其制备方法 |
CN106459103A (zh) * | 2014-03-31 | 2017-02-22 | 三菱综合材料株式会社 | 含氟硅烷化合物 |
CN104449141A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 海南电力技术研究院 | 纳米复合冷镀锌涂料及其制备方法 |
CN104745045A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-01 | 广州希森美克新材料科技有限公司 | 一种超疏水疏油复合涂层及其制备方法 |
CN106905811A (zh) * | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 北京奥托米特电子有限公司 | 一种用于基材的疏水涂层及其制备方法 |
CN106366907A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-02-01 | 清华大学天津高端装备研究院 | 一种超疏水涂料、超疏水涂层及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111234621A (zh) | 2020-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mahadik et al. | Silica based superhydrophobic coating for long-term industrial and domestic applications | |
CN104449141B (zh) | 纳米复合冷镀锌涂料及其制备方法 | |
CN103724558B (zh) | 一种草莓型结构的无机/有机含氟微球及其制备方法与应用 | |
CN108192472B (zh) | 一种聚苯胺接枝氧化石墨烯水性环氧富锌底漆及其制备方法 | |
CN112210293A (zh) | 疏水疏油涂层组合物及其制备方法 | |
Zhu et al. | Sprayable superhydrophobic coating with high mechanical/chemical robustness and anti-corrosion | |
CN113308139B (zh) | 一种二维纳米杂化复合防腐涂料填料及其制备方法和应用 | |
CN107057562B (zh) | 一种pdms超疏水复合涂料及涂层的制备方法 | |
CN111234696B (zh) | 超疏水导电防腐石墨烯涂料及其制备方法 | |
Zhang et al. | Fabrication of anodized superhydrophobic 5083 aluminum alloy surface for marine anti-corrosion and anti-biofouling | |
CN114350229B (zh) | 一种石墨烯改性环氧树脂地坪漆和制法 | |
CN111234621B (zh) | 可修复超疏水纳米金属导电涂层及其制备方法 | |
CN106867405B (zh) | 一种基于聚酰胺-胺树形分子的疏水涂料及其制备方法 | |
Jinsong et al. | Preparation of Copper-Based Superhydrophobic Surfaces by Jet-Electrodeposition | |
CN110776826A (zh) | 一种粒子浓度可调的超憎水涂料超憎水涂层及其制备方法 | |
CN113527959A (zh) | 一种超快干铸管防腐漆制备方法 | |
CN113150644A (zh) | 一种pH响应石墨烯基固体缓蚀剂自修复涂料的制备方法 | |
CN112707680A (zh) | 一种疏水改性勃姆石涂层及其制备方法 | |
CN109880488B (zh) | 一种二胺类水杨醛西佛碱修饰石墨烯或氧化石墨烯金属防腐涂料 | |
KR20150054556A (ko) | 착빙설이 방지되는 알루미늄 송전선의 제조방법 | |
CN111057421A (zh) | 一种沿海地区一次设备的石墨烯金属防腐涂料及制备方法 | |
CN111393880A (zh) | 一种石墨烯改性无机磷酸盐防护涂料及其制备方法 | |
CN114621655A (zh) | 防腐涂层的制备方法、涂料、冠醚配合物作为防腐蚀涂料添加剂的应用 | |
CN114085590B (zh) | 一种在碳钢表面形成有机-无机杂化超疏水防腐涂层的方法 | |
Yang et al. | Long Term Corrosion Protection of Epoxy Coating Containing Tetraaniline Nanofiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |