CN114589989A - 一种用于基材防护的复合型保护涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于基材防护的复合型保护涂层及其制备方法，其中的复合型保护涂层包括依次覆盖在基材表面的第一胶粘剂层、中间层、第二胶粘剂层及面材。本发明为了实现聚四氟乙烯等含氟材料对一些金属材料等易腐蚀基材的有效粘接，引入了聚酰亚胺作为中间层材料，并利用第一胶粘剂将易腐蚀基材与聚酰亚胺粘合起来，利用第二胶粘剂将聚酰亚胺与聚四氟乙烯等含氟材料粘合起来，最终制备了一种层层复合型防护涂层。这种防护涂层与单一的高分子树脂涂层相比，有着更长的使用寿命和更优越的耐腐蚀性，从而可以实现对基材的长效保护。

Description

一种用于基材防护的复合型保护涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及到保护涂层领域，具体涉及到一种用于基材防护的层层复合型保护涂层的制备方法。
背景技术
由于长期浸泡在海水中，远洋船舶、海上钻井平台等海上设备的基材表面极易遭受严重腐蚀，极大的影响设备的平稳运行和工作人员的生命财产安全。据报道，2020年仅船舶壳体因海水腐蚀所产生的维护费用就高达800亿美元。因此在海洋设备表面涂装保护涂层具有极高的市场潜力和应用价值。目前所广泛采用的防护措施是在这些基材表面涂装防污涂料和低表面能的高分子树脂，然而涂装防污涂料有着污染海洋环境，破坏生态平衡的危险，而低表面能的高分子树脂虽然可以有效的防止污物附着并且可以为基材提供优良的抗腐蚀作用，但其本身却难以与基材牢固粘合，且涂装的高分子树脂自身的机械强度较低，导致这种涂层材料的使用寿命短、易脱落从而失去保护效果。因此，开发一种既能够与基材实现紧密粘合，又能提供低表面能及耐腐蚀性的保护涂层就具有了极高的应用价值和市场前景。
发明内容
本发明的目的是为了解决海上设备易被海水腐蚀的问题，提出一种用于海洋基材表面防护的层层复合型保护涂层，其具体技术方案如下：
一种用于基材防护的复合型保护涂层，包括依次覆盖在基材表面的第一胶粘剂层、中间层、第二胶粘剂层及面材。
在一些实施例中，所述第一胶粘剂层为α-氰基丙烯酸酯胶粘剂、反应型丙烯酸酯(结构)胶粘剂、厌氧胶粘剂、聚氨酯胶粘剂中的一种或几种所形成的涂覆层。
在一些实施例中，所述中间层为聚双马来酰亚胺、降冰片烯基封端聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚亚胺中的一种或几种。
在一些实施例中，所述第二胶粘剂层为含氟丙烯酸酯类胶粘剂所形成的涂覆层。
在一些实施例中，所述含氟丙烯酸酯类胶粘剂由如下质量百分比的组分制备而成：含氟丙烯酸酯单体5-20％，丙烯酸酯软单体1-70％，丙烯酸酯硬单体1-70％，功能单体1-20％，固化剂1-20％。
在一些实施例中，所述面材为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚氟乙烯中的一种或几种所形成的涂覆层。
在一些实施例中，所述第一胶粘剂层的厚度为1-500μm，所述第二胶粘剂层的厚度为1-200μm。
本发明另一方面提供了一种用于基材防护的复合型保护涂层的制备方法，其包括如下步骤：
步骤一、将中间层表面清理干净，使其无污垢附着，随后将第二胶粘剂涂布在其上表面上，并控制涂胶厚度，涂布完后在室温下放置2min后，与表面同样清理干净的面材粘合，施压一定压力使其充分粘合并在80℃烘箱内熟化24h后取出冷却至室温；
步骤二、将中间层的下表面清理干净，随后将第一胶粘剂涂布在其下表面上，控制涂胶厚度，涂布完后迅速与表面经过处理的基材粘合，施加压力保持粘合状态45min，使第一胶粘剂固化。
本发明为了实现聚四氟乙烯等含氟材料对金属等易腐蚀基材的有效粘接，引入了聚酰亚胺作为中间层材料，并利用第一胶粘剂将易腐蚀基材与聚酰亚胺粘合起来，利用第二胶粘剂将聚酰亚胺与聚四氟乙烯等含氟材料粘合起来，最终制备了一种层层复合型防护涂层。这种防护涂层与单一的高分子树脂涂层相比，有着更长的使用寿命和更优越的耐腐蚀性，从而可以实现对基材的长效保护。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐明本说明。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
本发明实施例中所用的材料均可从商用渠道购买得到，其中：第一胶粘剂为3M旗下的聚氨酯结构胶粘剂DP6310NS；第二胶粘剂为含氟丙烯酸酯类胶粘剂WH025，采购自无锡海特新材料有限公司。
实施例1
一种海洋基材表面防护的层层复合型保护涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将聚酰亚胺薄膜与聚四氟乙烯薄膜表面用酒精和蒸馏水去除油污和杂质。称取部分含氟丙烯酸酯胶粘剂胶液，利用玻璃棒将将胶液均匀涂布于聚酰亚胺薄膜表面，控制涂布厚度为50μm，并在室温下放置2min除去挥发份，随后通过压膜机将其与聚四氟乙烯薄膜粘合，并在80℃烘箱内熟化24h后取出冷却至室温。
步骤二、将步骤一得到的保护涂层的聚酰亚胺薄膜未涂布面清理干净，随后将第一胶粘剂(DP6310NS)涂布在其表面上，控制涂布厚度为50μm，迅速与表面经过处理的不锈钢板粘合，施加压力保持粘合状态45min使第一胶粘剂固化完毕，即得到一种用于海上基材防护的层层复合型保护涂层。
实施例2
步骤一、将聚酰亚胺薄膜与聚四氟乙烯薄膜表面用酒精和蒸馏水去除油污和杂质。称取部分含氟丙烯酸酯胶粘剂胶液，利用玻璃棒将将胶液均匀涂布于聚酰亚胺薄膜表面，控制涂布厚度为100μm，并在室温下放置2min除去挥发份，随后通过压膜机将其与聚四氟乙烯薄膜粘合，并在80℃烘箱内熟化24h后取出冷却至室温。
步骤二、将步骤一得到的保护涂层的聚酰亚胺薄膜未涂布面清理干净，随后将第一胶粘剂(DP6310NS)涂布在其表面上，控制涂布厚度为50μm，迅速与表面经过处理的不锈钢板粘合，施加压力保持粘合状态45min使第一胶粘剂固化完毕，即得到一种用于海上基材防护的层层复合型保护涂层。
实施例3
步骤一、将聚酰亚胺薄膜与聚三氟氯乙烯薄膜表面用酒精和蒸馏水去除油污和杂质。称取部分含氟丙烯酸酯胶粘剂胶液，利用玻璃棒将将胶液均匀涂布于聚酰亚胺薄膜表面，控制涂布厚度为100μm，并在室温下放置2min除去挥发份，随后通过压膜机将其与聚三氟氯乙烯薄膜粘合，并在80℃烘箱内熟化24h后取出冷却至室温。
步骤二、将步骤一得到的保护涂层的聚酰亚胺薄膜未涂布面清理干净，随后将第一胶粘剂(DP6310NS)涂布在其表面上，控制涂布厚度为50μm，迅速与表面经过处理的不锈钢板粘合，施加压力保持粘合状态45min使第一胶粘剂固化完毕，即得到一种用于海上基材防护的层层复合型保护涂层。
实施例4
步骤一、将聚酰亚胺薄膜与乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜表面用酒精和蒸馏水去除油污和杂质。称取部分含氟丙烯酸酯胶粘剂胶液，利用玻璃棒将将胶液均匀涂布于聚酰亚胺薄膜表面，控制涂布厚度为100μm，并在室温下放置2min除去挥发份，随后通过压膜机将其与乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜粘合，并在80℃烘箱内熟化24h后取出冷却至室温。
步骤二、将步骤一得到的保护涂层的聚酰亚胺薄膜未涂布面清理干净，随后将第一胶粘剂(DP6310NS)涂布在其表面上，控制涂布厚度为50μm，迅速与表面经过处理的不锈钢板粘合，施加压力保持粘合状态45min使第一胶粘剂固化完毕，即得到一种用于海上基材防护的层层复合型保护涂层。
实施例5
步骤一、将聚酰亚胺薄膜与乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜表面用酒精和蒸馏水去除油污和杂质。称取部分含氟丙烯酸酯胶粘剂胶液，利用玻璃棒将将胶液均匀涂布于聚酰亚胺薄膜表面，控制涂布厚度为500μm，并在室温下放置2min除去挥发份，随后通过压膜机将其与乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜粘合，并在80℃烘箱内熟化24h后取出冷却至室温。
步骤二、将步骤一得到的保护涂层的聚酰亚胺薄膜未涂布面清理干净，随后将第一胶粘剂(DP6310NS)涂布在其表面上，控制涂布厚度为200μm，迅速与表面经过处理的不锈钢板粘合，施加压力保持粘合状态45min使第一胶粘剂固化完毕，即得到一种用于海上基材防护的层层复合型保护涂层。
实施例6
步骤一、将聚酰亚胺薄膜与乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜表面用酒精和蒸馏水去除油污和杂质。称取部分含氟丙烯酸酯胶粘剂胶液，利用玻璃棒将将胶液均匀涂布于聚酰亚胺薄膜表面，控制涂布厚度为250μm，并在室温下放置2min除去挥发份，随后通过压膜机将其与乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜粘合，并在80℃烘箱内熟化24h后取出冷却至室温。
步骤二、将步骤一得到的保护涂层的聚酰亚胺薄膜未涂布面清理干净，随后将第一胶粘剂(DP6310NS)涂布在其表面上，控制涂布厚度为100μm，迅速与表面经过处理的不锈钢板粘合，施加压力保持粘合状态45min使第一胶粘剂固化完毕，即得到一种用于海上基材防护的层层复合型保护涂层。
比较例
将聚四氟乙烯薄膜表面用酒精和蒸馏水去除油污和杂质。随后将第一胶粘剂(DP6310NS)涂布在其表面上，控制涂布厚度为50μm，迅速与表面经过处理的不锈钢板粘合，施加压力保持粘合状态45min使第一胶粘剂固化完毕，即得到一种用于海上基材防护的保护涂层。
性能测试：
耐腐蚀性测试：在室温下，将一面覆有保护涂层的不锈钢板置于人工海水中180天后取出，通过进行覆有保护涂层与未有保护涂层的钢板面的腐蚀情况对比来评价这种保护涂层的耐腐蚀性。
耐久性测试：在室温条件下，通过循环装置将含有细小砂石的人工海水不断的对覆有保护涂层的不锈钢板进行冲刷，模拟实际应用条件下海浪对保护涂层的冲击，持续冲刷时间为180天，水流流速为0.2L/s。
实施例和比较例的性能表征见下表：
耐腐蚀性 耐久性
实施例1 优 优
实施例2 优 优
实施例3 优 优
实施例4 优 优
实施例5 优 优
实施例6 优 优
比较例 良 差
从实施例和比较例的结果可以看出，本发明制备的层层复合型保护涂层可以对不锈钢板有着极其有效的耐腐蚀性效果和耐久性，且第二胶粘剂涂层厚度控制在1-500μm，第一胶粘剂涂层厚度控制在1-200μm时复合涂层的防护效果最佳。而比较例中耐腐蚀性为良的原因在于单层复合结构第一胶粘剂对含氟材料的粘接作用不佳，使海水渗入进而发生了腐蚀，并在水流的持续冲击下最终脱粘，失去了防护效果，这说明层层复合的方式来构建保护涂层是卓有成效的。
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，在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于基材防护的复合型保护涂层，其特征在于，所述复合型保护涂层包括依次覆盖在基材表面的第一胶粘剂层、中间层、第二胶粘剂层及面材。
2.如权利要求1所述的复合型保护涂层，其特征在于，所述第一胶粘剂层为α-氰基丙烯酸酯胶粘剂、反应型丙烯酸酯(结构)胶粘剂、厌氧胶粘剂、聚氨酯胶粘剂中的一种或几种所形成的涂覆层。
3.如权利要求1所述的复合型保护涂层，其特征在于，所述中间层为聚双马来酰亚胺、降冰片烯基封端聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚亚胺中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的复合型保护涂层，其特征在于，所述第二胶粘剂层为含氟丙烯酸酯类胶粘剂所形成的涂覆层。
5.如权利要求4所述的复合型保护涂层，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯类胶粘剂由如下质量百分比的组分制备而成：含氟丙烯酸酯单体5-20％，丙烯酸酯软单体1-70％，丙烯酸酯硬单体1-70％，功能单体1-20％，固化剂1-20％。
6.如权利要求1所述的复合型保护涂层，其特征在于，所述面材为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚氟乙烯中的一种或几种所形成的涂覆层。
7.如权利要求1所述的复合型保护涂层，其特征在于，所述第一胶粘剂层的厚度为1-500μm，所述第二胶粘剂层的厚度为1-200μm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的复合型保护涂层的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤一、将中间层表面清理干净，使其无污垢附着，随后将第二胶粘剂涂布在其上表面上，并控制涂胶厚度，涂布完后在室温下放置2min后，与表面同样清理干净的面材粘合，施压一定压力使其充分粘合并在80℃烘箱内熟化24h后取出冷却至室温；
步骤二、将中间层的下表面清理干净，随后将第一胶粘剂涂布在其下表面上，控制涂胶厚度，涂布完后迅速与表面经过处理的基材粘合，施加压力保持粘合状态45min，使第一胶粘剂固化。
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