CN115156010B - 一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法，属于功能材料及镁合金表面防腐技术领域。将制备的层状双金属氢氧化物(LDH)通过月桂酸根离子插层与修饰，赋予LDH粉末缓蚀与超疏水两种功能，再将聚二甲基硅氧烷与缓蚀疏水LDH均匀分散制备成涂料，通过喷涂的方法均匀涂覆于镁合金基体表面，固化后在基体上表面制得缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层。经检测涂层能通过阴离子交换释放缓蚀性月桂酸根离子，同时捕获腐蚀性氯离子。同时当涂层表面出现划痕时，经100℃处理就可以实现防腐涂层的自修复。所制备的超疏水涂层对水的接触角为155°，本发明方法简单、原料易得、可工业化大面积制备，涂层兼具缓蚀、疏水、自愈合多种功能。

Description

一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法
技术领域
本发明属于功能材料及镁合金表面防腐技术领域，具体涉及一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法。所述方法为一种简单、高效的具有缓蚀特性的超疏水自愈合防腐涂层的构筑方法。
背景技术
镁合金作为一种轻质结构金属，具有比强度高、减震性能好、良好的生物相容性、高导热性和导电性等优点，在国防建设、汽车制造、电子设备和医用材料等方面具有广阔的应用前景。但是，镁合金极易被腐蚀，这严重限制了镁合金的进一步应用于推广。防腐涂层是增强金属材料耐蚀性的一个有效方法也是目前应用最广泛的方法。当腐蚀性液体接触涂层时，在超疏水涂层表面能形成一层气膜，这成为了腐蚀介质与金属基体之间的物理隔离层，能阻止腐蚀性液体渗入金属组织的内层结构，是一种理想的新型防腐涂层。缓蚀剂能降低腐蚀速度或抑制腐蚀反应的发生，能为金属防腐提供化学保护。有缓蚀剂的防腐涂层在保护金属材料，尤其是轻合金腐蚀保护方面取得了巨大成功。将缓蚀剂加入到超疏水防腐涂层中可以为金属提供物理-化学双重保护，能进一步提高涂层的防腐效果。
层状双金属氢氧化物(LDH)是唯一一种带正电、可进行插层反应的层状材料，是一种理想的缓蚀剂的纳米储存库。独特的层间阴离子交换能力使LDH可以在释放缓蚀剂离子的同时捕获腐蚀性阴离子(Cl-)，交换出的缓蚀剂离子可以保护基板免受局部腐蚀。常用的缓蚀剂多为无机盐，如铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐等，对环境有害。有机化合物具有特殊的官能团，其抑制效果可能优于无机化合物。我们选用绿色、无毒害的月桂酸根对LDH进行插层、低表面能修饰，再结合聚二甲基硅氧烷(PDMS)，构筑出一种缓蚀功能的超疏水自愈合防腐涂层。当接触腐蚀性液体时，释放月桂酸根，在抑制腐蚀发生的同时降低表面低表面能实现物理隔绝，而且，涂层破损时经100℃处理就可以实现防腐涂层的自修复。
发明内容
针对镁合金在潮湿环境易腐蚀的现象，本发明提供一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法。将制备的缓蚀功能LDH与PDMS相结合制备出一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层，同时实现超疏水、缓蚀功能、自愈合功能协调作用防腐涂层。采用化学共沉积方法制备LDH粉末，并使用月桂酸钠对LDH粉末进行插层、修饰。最后采用喷涂的方法将PDMS、LDH粉末涂覆于金属基体表面，制备出一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层。所述涂层能对镁合金基体进行物理隔绝，同时具有缓蚀功能，为基体提供化学缓蚀保护。当涂层出现划痕时，经热处理(温度为100℃～120℃)就能够实现防腐涂层的自愈合。
本发明采用以下技术方案：
一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法，包括以下步骤，
步骤(1)，制备缓蚀功能超疏水层状双金属氢氧化物(LDH)粉末；
将镁盐、铝盐、尿素和去离子水混合，恒温反应，再加入月桂酸盐继续反应；将所得产物离心、干燥，得到缓蚀功能超疏水LDH粉末；
步骤(2)，制备超疏水涂料；
在100重量份的聚二甲基硅氧烷中加入5～15重量份的步骤(1)制备的缓蚀功能超疏水LDH粉末、10～20重量份的固化剂和200～300重量份的乙醇，经混合均匀得到超疏水涂料；
步骤(3)，将超疏水涂料喷涂于镁合金基体上，得到涂层－镁合金基体；
步骤(4)，低温固化处理；
将涂层－镁合金基体在温度40℃～70℃下固化处理2h～5h，得到缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
步骤(5)，涂层自愈合热处理；
在缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金的表面刻划，得到带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
将带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金在温度110℃～120℃中保温1h～3h，取出，冷却至20℃～40℃，得到愈合的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
进一步地，步骤(1)中，所述缓蚀功能超疏水LDH粉末为月桂酸根插层修饰的LDH粉末。
进一步地，步骤(2)中，所述乙醇的质量百分比浓度为98％。
进一步地，步骤(2)中，所述固化剂为聚(N,N－二甲基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸甲酯(PDMAM)或道康宁OE－6550。
进一步地，步骤(3)中，调节喷涂工艺参数：喷涂压力(F)为≤0.2MPa，喷涂距离(D)为15cm～20cm，喷枪所载气体为空气。
进一步地，步骤(3)中，镁合金基体表面经喷涂工艺后，得到均匀的厚度为600微米～900微米涂层。
进一步地，所述方法还包括在步骤(1)之前的步骤(1’)，镁合金基体的预处理。
所述镁合金基体的预处理包括：将镁合金基体用砂纸打磨，得到第一预处理工件；
将第一预处理工件进行乙醇超声清洗后，得到第二预处理工件；
将第二预处理工件进行水超声清洗，烘干，得到洁净镁合金基体；
优选地，所述水超声清洗的超声波清洗频率为20kHz～40kHz，清洗时间5min～30min。
优选地，所述的烘干温度为30℃～45℃。
进一步地，步骤(2)中，聚二甲基硅氧烷：步骤(1)制备的缓蚀功能超疏水LDH粉末：固化剂：乙醇的重量份比为100:5～15：10～20:200～300。例如聚二甲基硅氧烷：步骤(1)制备的缓蚀功能超疏水LDH粉末：固化剂：乙醇的重量份比为100:10～15：15～20:250～300。
进一步地，所述方法还包括在步骤(4)和步骤(5)之间的步骤(4’)，缓蚀效果检测。
所述缓蚀效果检测包括：将缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金置于3.5wt％NaCl溶液中浸泡，对滤液进行红外光谱测试，检测月桂酸根释放效果。
进一步地，步骤(1)中，所述镁盐为Mg(NO3)2。所述铝盐为Mg(NO3)2。所述月桂酸盐为月桂酸钠。
优选地，步骤(1)中，所述镁盐、铝盐和尿素的摩尔比为4：1：15～1：1：10。例如，所述镁盐、铝盐和尿素的摩尔比为4：1：15、3：1：14、2：1：13或1：1：10。
优选地，步骤(1)中，所述镁盐和月桂酸盐的摩尔比为1：8～1：3。例如，所述镁盐和月桂酸盐的摩尔比为1：8、1:7、1:6、1:5、1:4或1：3。
优选地，步骤(1)中，所述恒温反应的温度为80℃～100℃，恒温反应时间为12～36h。
优选地，步骤(1)中，加入月桂酸盐继续反应时间为8h～12h。
优选地，步骤(1)中，所述离心的转速为4000r min-1～8000r min-1，离心时间为5min～15min。
优选地，步骤(1)中，所述干燥温度为45℃～50℃。
具体地，本发明的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法，包括以下步骤：
步骤一，镁合金基体的预处理；
将镁合金基体依次用400#、800#、1000#、1200#砂纸打磨，砂纸打磨，得到第一预处理工件；
将第一预处理工件进行乙醇超声清洗后，得到第二预处理工件。
将第二预处理工件进行水超声清洗，超声波清洗频率为20kHz～40kHz，清洗时间5min～30min，后在温度为30℃～45℃的干燥箱中烘干，得到洁净镁合金基体；
乙醇采用质量百分比浓度为98％的工业乙醇。
步骤二，制备缓蚀功能超疏水LDH粉末；
将0.4M Mg(NO3)2·6H2O,0.4MAl(NO3)3·9H2O和0.2M尿素混合于400mL去离子水中90℃恒温反应24h后再加入0.4M月桂酸钠继续反应12h。将所得产物离心、干燥得到月桂酸根插层、修饰的LDH粉末。
Mg(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O和尿素均为分析纯试剂，离心转速为4000r min-1，离心时间为5min～15min，后在温度为45℃～50℃的干燥箱中烘干，得到疏水、缓蚀功能LDH粉末。
步骤三，制备超疏水涂料；
在100重量份的聚二甲基硅氧烷中加入5～15重量份的步骤二制备的疏水缓蚀功能LDH粉末、10～20重量份的固化剂和200～300重量份的工业乙醇经混合均匀得到超疏水涂料。
所述工业乙醇的质量百分比浓度为98％。
固化剂为聚(N,N－二甲基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸甲酯(PDMAM)、道康宁OE－6550。
步骤四，将超疏水涂料喷涂于洁净镁合金基体上；
调节喷涂工艺参数：喷涂压力(F)为≤0.2MPa，喷涂距离(D)为15cm～20cm。喷枪所载气体为空气。
洁净镁合金基体表面经喷涂工艺后，得到均匀的厚度为600微米～900微米涂层，即涂层－镁合金基体。
步骤五，低温固化处理；
将涂层－镁合金基体置于温度为40℃～70℃的干燥箱中，固化处理2h～5h，得到缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
步骤六，缓蚀效果检测；
将缓蚀功能超疏水防腐涂层保护的基体置于3.5wt％溶液中浸泡12h，对滤液进行红外光谱测试，检测月桂酸根释放效果。
步骤七，涂层自愈合热处理；
使用刀片在缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金的表面刻划，得到带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
将带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金置于高温箱中，调节温度至110℃～120℃，在温度110℃～120℃中保温1h～3h，取出，冷却至20℃～40℃，得到愈合的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
本发明的优点在于：
1、本发明使用的缓蚀剂为月桂酸钠，环境友好、安全无毒、廉价易得，避免了有毒、有害的无机缓蚀剂的使用。
2、本发明使用月桂酸钠进行低表面能修饰，实现了无氟化。
3、本发明使用LDH作为缓蚀剂存储库，能高效释放缓蚀剂离子。
4、本发明制备的LDH粉末具有缓蚀、低表面能特点，可适用于制备多种缓蚀功能超疏水防腐涂层。
5、本发明使用的PDMS构筑超疏水防腐涂层，可实现自愈合。
附图说明
图1：本发明实施例1所得经本发明方法制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的场发射扫描电镜与接触角图片。
图2：本发明实施例1所得经本发明方法制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的极化曲线与对应的腐蚀电流腐蚀电位。
图3：本发明实施例1所得经本发明方法制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的XRD测试曲线。
图4：本发明实施例1所得经本发明方法制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的红外光谱测试结果曲线。
图5：发明实施例1所得经本发明方法制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的划痕测试的场发射扫描电镜图片。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法。具体包括一下步骤：
步骤一，镁合金基体的预处理；
将镁合金基体依次用400#、800#、1000#、1200#砂纸打磨，砂纸打磨，得到第一预处理工件；
将第一预处理工件进行乙醇超声清洗后，得到第二预处理工件。
将第二预处理工件进行水超声清洗，超声波清洗频率为20kHz～40kHz，清洗时间5min～30min，后在温度为30℃～45℃的干燥箱中烘干，得到洁净镁合金基体；
乙醇采用质量百分比浓度为98％的工业乙醇。
本发明中，对镁合金基体的前处理是为了清除所述镁合金基体表面的污物与油脂，以有利于经喷涂工艺将超疏水涂料制备在洁净的镁合金基体表面上。
步骤二，制备缓蚀功能疏水LDH粉末；
将0.4mol Mg(NO3)2·6H2O,0.4molAl(NO3)3·9H2O和0.2M尿素混合于400mL去离子水中90℃恒温反应24h后再加入0.4mol月桂酸钠继续反应12h。将所得产物离心、干燥得到月桂酸根插层的LDH。
Mg(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O和尿素均为分析纯试剂，离心转速为4000r min-1，离心时间为5min～15min，后在温度为45℃～50℃的干燥箱中烘干，疏水缓蚀功能LDH。
步骤三，制备超疏水涂料；
在100重量份的聚二甲基硅氧烷中加入5～15重量份的步骤二制备的疏水缓蚀功能LDH、10～20重量份的固化剂和200～300重量份的工业乙醇经混合均匀得到超疏水涂料。
所述工业乙醇的质量百分比浓度为98％。
固化剂为道康宁OE－6550。
步骤四，将超疏水涂料喷涂于洁净镁合金基体上；
调节喷涂工艺参数：喷涂压力(F)为≤0.2MPa，喷涂距离(D)为10cm～20cm。喷枪所载气体为空气。
洁净镁合金基体表面经喷涂工艺后，得到均匀的厚度为600微米～900微米涂层，即涂层－镁合金基体。
步骤五，低温固化处理；
将涂层－镁合金基体置于温度为40℃～70℃的干燥箱中，固化处理2h～5h，得到缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
在本发明中，采用冷场发射扫描电子显微镜(JSM-7500F，日本JEOL有限公司)进行所制备的涂层形貌分析，如图1所示；图中，自愈合涂层表面可观测到片状LDH，静态接触角为155°。静态接触角采用接触角测量仪(OCA20德国Dataphysics公司)测试。在本发明中，采用电化学工作站(CHI660E，上海辰华仪器有限公司)进行超疏水防腐涂层的镁合金的Tafel曲线测试。如图2所示；图中表明经超疏水处理后镁合金的腐蚀电流(Icorr)明显减小，耐腐蚀性能显著增强。在本发明中，采用X射线衍射仪(X‘Pert Pro MPD，荷兰Nalytical公司)对自愈合涂层进行测试。如图3所示；在自愈合涂层中可以明显观测到月桂酸根离子插层的009、012、024、027LDH晶面，表明我们制备的LDH插层成功。
步骤六，缓蚀效果检测；
将缓蚀功能超疏水防腐涂层保护的基体置于3.5wt％NaCl溶液中浸泡12h，对滤液进行红外光谱测试，检测月桂酸根释放效果。
在本发明中，采用显微红外光谱仪(INX10，美国Thermalmo)对浸泡液进行红外光谱测试，如图4所示；在缓蚀功能超疏水防腐涂层的浸泡液中可以观测到月桂酸根，表明我们制备的LDH粉末能释放月桂酸根缓蚀剂，具有缓蚀功能。
步骤七，涂层自愈合热处理；
使用刀片在缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金的表面刻划，得到带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
将带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金置于高温箱中，调节温度至110℃～120℃，在温度110℃～120℃中保温1h～3h，取出，冷却至20℃～40℃，得到愈合的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
在本发明中，使用刀片进行多次划痕－自愈合测试并采用冷场发射扫描电子显微镜(JSM-7500F，日本JEOL有限公司)观测其愈合情况，如图5所示；图5a为同一放大倍数下新划痕与愈合后涂层对比图，热处理后的愈合涂层为图5d与原涂层图5c几乎一致，与图5b新划痕形成鲜明对比，表明本发明所制备的自愈合超疏水防腐涂层具有良好的自愈合性能。
经本发明方法制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层是一种在镁合金基体表面喷涂得到由缓蚀功能疏水LDH粉末、聚二甲基硅氧烷组合构成的超疏水防腐涂层。
缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的性能分析。
(A)经测定，经本发明方法制得的自愈合超疏水镁合金防腐涂层表面的静态水接触角为151°～155°。
(B)耐腐蚀性能：经超疏水处理后镁合金的腐蚀电流(Icorr)由1.834×10-5A cm-2明显减小至6.447×10-9A cm-2，明显减小，耐腐蚀性能显著增强。
以下实施例中采用的聚二甲基硅氧烷为聚二甲基硅氧烷(道康宁DC184)。
实施例1
本发明提供一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法。具体包括以下步骤：
步骤一，镁合金基体的预处理；
将镁合金基体依次用400#、800#、1000#、1200#砂纸打磨，砂纸打磨，得到第一预处理工件；
将第一预处理工件进行乙醇超声清洗后，得到第二预处理工件。
将第二预处理工件进行水超声清洗，超声波清洗频率为30kHz，清洗时间15min，后在温度为40℃的干燥箱中烘干，得到洁净镁合金基体；
乙醇采用质量百分比浓度为98％的工业乙醇。
本发明中，对镁合金基体的前处理是为了清除所述镁合金基体表面的污物与油脂，以有利于经喷涂工艺将超疏水涂料制备在洁净的镁合金基体表面上。
步骤二，制备缓蚀功能疏水LDH粉末；
将0.2molMg(NO3)2·6H2O,0.1molAl(NO3)3·9H2O和1.5mol尿素混合于400mL去离子水中90℃恒温反应24h后再加入0.8mol月桂酸钠继续反应12h。将所得产物离心、干燥得到月桂酸根插层的LDH，即得到缓蚀功能疏水LDH粉末。
Mg(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O和尿素均为分析纯试剂。其中，所述的离心、干燥为：离心转速为4000r min-1，离心时间为10min，后在温度为50℃的干燥箱中烘干，得到缓蚀功能疏水LDH粉末。
步骤三，制备超疏水涂料；
在100重量份的聚二甲基硅氧烷中加入10重量份的步骤二制备的缓蚀功能疏水LDH、15重量份的固化剂和250重量份的工业乙醇经混合均匀得到超疏水涂料。
所述工业乙醇的质量百分比浓度为98％。
固化剂为道康宁OE－6550。
步骤四，将超疏水涂料喷涂于洁净镁合金基体上；
调节喷涂工艺参数：喷涂压力(F)为≤0.2MPa，喷涂距离(D)为10cm。喷枪所载气体为空气。
洁净镁合金基体表面经喷涂工艺后，得到均匀的厚度为700微米涂层，即涂层－镁合金基体。
步骤五，低温固化处理；
将涂层－镁合金基体置于温度为60℃的干燥箱中，固化处理3h，得到缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
在本发明中，采用冷场发射扫描电子显微镜(JSM-7500F，日本JEOL有限公司)进行所制备的涂层形貌分析，如图1所示；图中，自愈合涂层表面可观测到片状LDH，静态接触角为155°。静态接触角采用接触角测量仪(OCA20德国Dataphysics公司)测试。在本发明中，采用电化学工作站(CHI660E，上海辰华仪器有限公司)进行超疏水防腐涂层的镁合金的Tafel曲线测试。如图2所示；图中表明经超疏水处理后镁合金的腐蚀电流(Icorr)明显减小，耐腐蚀性能显著增强。在本发明中，采用X射线衍射仪(X‘Pert Pro MPD，荷兰Nalytical公司)对自愈合涂层进行测试。如图3所示；在自愈合涂层中可以明显观测到月桂酸根离子插层的009、012、024、027LDH晶面，表明我们制备的LDH插层成功。
步骤六，缓蚀效果检测；
将缓蚀功能超疏水防腐涂层保护的基体置于3.5wt％NaCl溶液中浸泡12h，对滤液进行红外光谱测试，检测月桂酸根释放效果。
在本发明中，采用显微红外光谱仪(INX10，美国Thermalmo)对浸泡液进行红外光谱测试，如图4所示；在缓蚀功能超疏水防腐涂层的浸泡液中可以观测到月桂酸根，表明我们制备的LDH粉末能释放月桂酸根缓蚀剂，具有缓蚀功能。
步骤七，涂层自愈合热处理；
使用刀片在缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金的表面刻划，得到带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
将带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金置于高温箱中，调节温度至110℃，在温度110℃中保温2h，取出，冷却至室温，得到愈合的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
在本发明中，使用刀片进行多次划痕－自愈合测试并采用冷场发射扫描电子显微镜(JSM-7500F，日本JEOL有限公司)观测其愈合情况，如图5所示；图5a为同一放大倍数下新划痕与愈合后涂层对比图，热处理后的愈合涂层为图5d与原涂层图5c几乎一致，与图5b新划痕形成鲜明对比，表明本发明所制备的自愈合超疏水防腐涂层具有良好的自愈合性能。
经本发明方法制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层是一种在镁合金基体表面喷涂得到由缓蚀功能疏水LDH粉末、聚二甲基硅氧烷组合构成的超疏水防腐涂层。
缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的性能分析。
(A)经测定，经本发明方法制得的自愈合超疏水镁合金防腐涂层表面的静态水接触角为151°～155°。
(B)耐腐蚀性能：经超疏水处理后镁合金的腐蚀电流(Icorr)由1.834×10-5A cm-2明显减小至6.447×10-9A cm-2，明显减小，耐腐蚀性能显著增强。其中，1.834×10-5A cm-2为只有镁合金的电流。
实施例2
本发明提供一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法。具体包括以下步骤：
步骤一，镁合金基体的预处理；
将镁合金基体依次用400#、800#、1000#、1200#砂纸打磨，砂纸打磨，得到第一预处理工件；
将第一预处理工件进行乙醇超声清洗后，得到第二预处理工件。
将第二预处理工件进行水超声清洗，超声波清洗频率为30kHz，清洗时间15min，后在温度为40℃的干燥箱中烘干，得到洁净镁合金基体；
乙醇采用质量百分比浓度为98％的工业乙醇。
本发明中，对镁合金基体的前处理是为了清除所述镁合金基体表面的污物与油脂，以有利于经喷涂工艺将超疏水涂料制备在洁净的镁合金基体表面上。
步骤二，制备缓蚀功能疏水LDH粉末；
将0.4mol Mg(NO3)2·6H2O,0.1molAl(NO3)3·9H2O和1.5mol尿素混合于400mL去离子水中90℃恒温反应24h后再加入3.2mol月桂酸钠继续反应12h。将所得产物离心、干燥得到月桂酸根插层、修饰的LDH粉末。
Mg(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O和尿素均为分析纯试剂，离心转速为4000r min-1，离心时间为10min，然后在温度为50℃的干燥箱中烘干，疏水缓蚀功能LDH粉末。
步骤三，制备超疏水涂料；
在100重量份的聚二甲基硅氧烷中加入5重量份的步骤二制备的缓蚀功能疏水LDH、12重量份的固化剂和200重量份的工业乙醇经混合均匀得到超疏水涂料。
所述工业乙醇的质量百分比浓度为98％。
固化剂为道康宁OE－6550。
步骤四，将超疏水涂料喷涂于洁净镁合金基体上；
调节喷涂工艺参数：喷涂压力(F)为≤0.2MPa，喷涂距离(D)为10cm。喷枪所载气体为空气。
洁净镁合金基体表面经喷涂工艺后，得到均匀的厚度为700微米涂层，即涂层－镁合金基体。
步骤五，低温固化处理；
将涂层－镁合金基体置于温度为60℃的干燥箱中，固化处理3h，得到缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
步骤六，缓蚀效果检测；
将缓蚀功能超疏水防腐涂层保护的基体置于3.5wt％NaCl溶液中浸泡12h，对滤液进行红外光谱测试，检测月桂酸根释放效果。
步骤七，涂层自愈合热处理；
使用刀片在缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金的表面刻划，得到带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
将带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金置于高温箱中，调节温度至110℃，在温度110℃中保温2h，取出，冷却至室温，得到愈合的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的性能分析
(A)经测定，经本发明方法制得的自愈合超疏水镁合金防腐涂层表面的静态水接触角为135°～140°。
(B)耐腐蚀性能：经超疏水处理后镁合金的腐蚀电流(Icorr)减小至8.447×10- 6Acm-2，耐腐蚀性能增强。
实施例3
本发明提供一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法。具体包括以下步骤：
步骤一，镁合金基体的预处理；
将镁合金基体依次用400#、800#、1000#、1200#砂纸打磨，砂纸打磨，得到第一预处理工件；
将第一预处理工件进行乙醇超声清洗后，得到第二预处理工件。
将第二预处理工件进行水超声清洗，超声波清洗频率为30kHz，清洗时间15min，后在温度为40℃的干燥箱中烘干，得到洁净镁合金基体；
乙醇采用质量百分比浓度为98％的工业乙醇。
本发明中，对镁合金基体的前处理是为了清除所述镁合金基体表面的污物与油脂，以有利于经喷涂工艺将超疏水涂料制备在洁净的镁合金基体表面上。
步骤二，制备缓蚀功能疏水LDH粉末；
将0.1mol Mg(NO3)2·6H2O,0.1molAl(NO3)3·9H2O和1mol尿素混合于400mL去离子水中90℃恒温反应24h后再加入0.8mol月桂酸钠继续反应12h。将所得产物离心、干燥得到月桂酸根插层、修饰的LDH粉末。
Mg(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O和尿素均为分析纯试剂，离心转速为4000r min-1，离心时间为10min，后在温度为50℃的干燥箱中烘干，疏水缓蚀功能疏水LDH粉末。
步骤三，制备超疏水涂料；
在100重量份的聚二甲基硅氧烷中加入15重量份的步骤二制备的疏水缓蚀功能LDH、20重量份的固化剂和300重量份的工业乙醇经混合均匀得到超疏水涂料。
所述工业乙醇的质量百分比浓度为98％。
固化剂为道康宁OE－6550。
步骤四，将超疏水涂料喷涂于洁净镁合金基体上；
调节喷涂工艺参数：喷涂压力(F)为≤0.2MPa，喷涂距离(D)为10cm。喷枪所载气体为空气。
洁净镁合金基体表面经喷涂工艺后，得到均匀的厚度为700微米涂层，即涂层－镁合金基体。
步骤五，低温固化处理；
将涂层－镁合金基体置于温度为60℃的干燥箱中，固化处理3h，得到缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
步骤六，缓蚀效果检测；
将缓蚀功能超疏水防腐涂层保护的基体置于3.5wt％NaCl溶液中浸泡12h，对滤液进行红外光谱测试，检测月桂酸根释放效果。
步骤七，涂层自愈合热处理；
使用刀片在缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金的表面刻划，得到带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
将带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金置于高温箱中，调节温度至110℃，在温度110℃中保温2h，取出，冷却至室温，得到愈合的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金。
缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的性能分析
(A)经测定，经本发明方法制得的自愈合超疏水镁合金防腐涂层表面的静态水接触角为140°～145°。
(B)耐腐蚀性能：经超疏水处理后镁合金的腐蚀电流(Icorr)减小至6.347×10-7Acm-2，耐腐蚀性能增强。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层构筑方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（1），制备缓蚀功能超疏水层状双金属氢氧化物粉末；
将镁盐、铝盐、尿素和去离子水混合，恒温反应，再加入月桂酸盐继续反应；将所得产物离心、干燥，得到缓蚀功能超疏水层状双金属氢氧化物粉末；所述缓蚀功能超疏水层状双金属氢氧化物粉末为月桂酸根插层修饰的层状双金属氢氧化物粉末；所述镁盐、铝盐和尿素的摩尔比为3：1：14～1：1：10；所述镁盐和月桂酸盐的摩尔比为1：7～1：3；所述恒温反应的温度为80 ℃～100 ℃，恒温反应时间为12～36h；加入月桂酸盐继续反应时间为8 h～12h；所述干燥温度为45 ℃～50 ℃；
步骤（2），制备超疏水涂料；
在100重量份的聚二甲基硅氧烷中加入5～15重量份的步骤（1）制备的缓蚀功能超疏水层状双金属氢氧化物粉末、10～20重量份的固化剂和200～300重量份的乙醇，经混合均匀得到超疏水涂料；
所述固化剂为聚N,N－二甲基丙烯酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯；
步骤（3），将超疏水涂料喷涂于镁合金基体上，得到涂层－镁合金基体；
调节喷涂工艺参数：喷涂压力为≤0.2MPa，喷涂距离为10cm～20cm，喷枪所载气体为空气；
镁合金基体表面经喷涂工艺后，得到均匀的厚度为600微米～900微米涂层，即涂层－镁合金基体；
步骤（4），低温固化处理；
将涂层－镁合金基体在温度40 ℃～70 ℃下固化处理2h～5h，得到缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
步骤（5），涂层自愈合热处理；
在缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金的表面刻划，得到带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
将带有划痕的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金在温度110 ℃～120 ℃下保温1 h～3 h，取出，冷却至20 ℃～40 ℃，得到愈合的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金；
步骤（4）制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的腐蚀电流由1.834×10-5 A cm-2减小至6.447×10-9 A cm-2；
步骤（4）制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的静态水接触角为151°～155°；
步骤（4）制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层使用层状双金属氢氧化物作为缓蚀剂存储层；
步骤（4）制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层具有月桂酸根疏水基团；
步骤（4）制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层可检测到月桂酸根缓蚀离子插层；
步骤（4）制得的缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层可释放月桂酸根缓蚀离子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤（1）之前的步骤（1’），镁合金基体的预处理；
将镁合金基体用砂纸打磨，得到第一预处理工件；
将第一预处理工件进行乙醇超声清洗后，得到第二预处理工件；
将第二预处理工件进行水超声清洗，烘干，得到洁净镁合金基体；
所述水超声清洗的超声波清洗频率为20 kHz～40 kHz，清洗时间5 min～30 min；
所述的烘干温度为30 ℃ ～45 ℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤（4）和步骤（5）之间的步骤（4’），缓蚀效果检测；
将缓蚀功能超疏水自愈合防腐涂层的镁合金置于3.5 wt% NaCl溶液中浸泡，对滤液进行红外光谱测试，检测月桂酸根释放效果。
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