一种hBN/Al2O3基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法

文档序号:40455469发布日期:2024-12-27 09:20阅读:73来源:国知局
技术简介:
本发明针对现有超疏水涂层机械强度低、耐腐蚀性差及工艺复杂的问题,提出通过复合hBN微米粉与Al2O3纳米粉,结合聚二甲基硅氧烷改性剂与环氧树脂,构建网状交联结构,形成微纳粗糙表面,实现超疏水性与耐腐蚀性的协同提升,同时优化涂层的机械稳定性与环境适应性。
关键词:超疏水涂层,耐腐蚀性

本发明属于疏水材料,具体涉及一种hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法,适用于多种工业防护表面,具备优异的超疏水性、自清洁性、防污性、防冰和耐腐蚀性。


背景技术:

1、超疏水材料由于表面液滴的接触角大于150°,滚动角小于10°,展现出极强的疏水效果。这种材料能够显著降低水滴与固体表面之间的粘附,赋予其突出的自清洁、防污、抗冰及耐腐蚀性能。超疏水性源于表面微纳米结构与低表面能物质的协同作用,类似自然界中如荷叶表面的“荷叶效应”。近年来,随着对超疏水材料优异特性的深入研究,各类超疏水涂层日渐涌现,在建筑、交通运输、电子设备、纺织品和生物医学等诸多领域具有重要应用前景。

2、然而,现有超疏水涂层仍面临一系列技术难题。一方面,其微观结构往往脆弱,容易在摩擦、冲击等外部因素作用下遭到破坏,导致涂层的机械强度和耐久性不足。另一方面,这类涂层的制造工艺复杂,成本较高,不适合大规模工业化生产。更为关键的是,一些制备方法中使用了有害化学物质,无法满足当前日益严格的环保要求。这些因素限制了超疏水涂层在工业领域的进一步推广和应用。

3、为了规避上述问题,复合超疏水涂料的研究逐渐成为热点。通过复合不同功能的材料,不仅可以有效改善涂层的机械性能,还能确保其长期稳定的超疏水性。例如,将无机纳米颗粒与有机高分子材料结合,能够显著提升涂层的耐磨性、化学稳定性和使用寿命。同时,这类复合涂层在不同的环境条件下,诸如湿度和酸碱度变化的情况下,仍然能够保持良好的超疏水效果,显示出较强的环境适应性。

4、目前,为了拓展超疏水涂料的应用范围,亟需开发一种兼具优异自清洁性、抗污性、机械稳定性以及适用于多种基体材料的耐蚀超疏水复合涂层。同时,这类涂料还需具备低成本的优势,以适应工业化生产和大规模应用的需求。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法,制备的超疏水涂层在不同工况下具有良好的长效抗腐蚀效果,用于解决现有超疏水涂层耐腐蚀性能差的技术问题。

2、本发明采用以下技术方案:

3、一种hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层制备方法,包括以下步骤:

4、s1、将聚二甲基硅氧烷改性剂、环氧树脂、hbn粉末、al2o3粉末加入正己烷溶剂中,充分搅拌后得到均匀的悬浮液;

5、s2、将聚二甲基硅氧烷改性剂的固化剂和环氧树脂的固化剂加入到步骤s1得到的悬浮液中,充分搅拌后使其混合均匀,得到超疏水复合涂料;

6、s3、将超疏水复合涂料均匀喷涂在基体材料上,固化后得到hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层。

7、优选地,步骤s1中,聚二甲基硅氧烷改性剂与正己烷溶剂的质量比为(7.1~7.2):100;环氧树脂粘结剂与正己烷溶剂的质量比为(2.1~2.2):100。

8、优选地,hbn粉末与正己烷溶剂的质量比为(4.9~5.0):100。

9、优选地,hbn粉末的粒径为5~10μm。

10、优选地,al2o3粉末与正己烷溶剂的质量比为(1.4~1.5):100。

11、优选地,al2o3粉末的粒径为10~20nm。

12、优选地,步骤s2中,聚二甲基硅氧烷改性剂的固化剂与聚二甲基硅氧烷改性剂的质量比为(1~1.1):10。

13、优选地,步骤s2中,环氧树脂的固化剂与环氧树脂的质量比为(1~1.05):3。

14、优选地,步骤s3中,固化处理的温度为70~80℃,时间为1.5~2h。

15、本发明的另一技术方案是,hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层,其特征在于,hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层的接触角为161.5°±2.02°~164.6°±2.66°,滚动角为5.8°±1.03°~35.8°±4.25°。

16、与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:

17、一种hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层制备方法,以微米级hbn粉末分别作为微骨架和抗磨承载颗粒,以纳米级al2o3粉末作为强化颗粒,以聚二甲基硅氧烷改性剂的固化剂促进聚二甲基硅氧烷改性剂的固化,固化后的聚二甲基硅氧烷改性剂和环氧树脂粘结剂包覆在hbn和al2o3粉末表面,形成一种网状交联结构;微米hbn粉末和纳米al2o3粉末构筑出微纳粗糙结构,聚二甲基硅氧烷改性剂的表面能较低,因此获得了超疏水性;由于该涂层具有优异的超疏水性,因此表现出突出的自清洁与抗污性;由于本超疏水复合涂层耐腐蚀性较好,对基体材料形成了有效的保护,聚二甲基硅氧烷改性剂和环氧树脂粘结剂形成的网状交联结构能够吸收受到的外界机械应力,微米hbn粉末作为微骨架和抗磨承载颗粒,因此涂层不易脱落,具有较好的机械稳定性;聚二甲基硅氧烷改性剂和环氧树脂粘结剂形成的网状交联结构具备较好的粘附性,能够适应不同种类的基材,同时具备较好的柔韧性,能够随着基材产生的微小形变而同时形变。

18、进一步的,合适的聚二甲基硅氧烷与正己烷的比例可以确保涂层具备最佳的疏水性能,同时保证其在不同基材上的均匀分布和粘附性。环氧树脂与正己烷的适当比例可以提高涂层的附着力和耐用性。

19、进一步的,hbn粉末与正己烷溶剂的质量比设置能够确保涂层具有理想的机械性能,能够保证hbn在正己烷溶剂中分散均匀。

20、进一步的,微米级hbn粉末的粒径设置,既能够为涂层提供良好的机械支撑和耐磨性,又能优化涂层的表面粗糙度,确保优异的超疏水性、热导性和化学稳定性。

21、进一步的,al2o3粉末与正己烷溶剂的质量比设置,能够确保涂层具有理想的机械性能、和均匀性。

22、进一步的,al2o3粉末的粒径设置,能够在增强涂层的机械稳定性、调节表面粗糙度、优化耐热性与化学稳定性等方面发挥关键作用。通过合理选择粒径,涂层不仅可以获得优异的耐磨性,还能提高其超疏水性和可加工性,确保涂层在多种环境下的应用效果。

23、进一步的,合适的聚二甲基硅氧烷改性剂与固化剂的质量比设置,能够确保涂层具备良好的固化效果、机械性能、柔韧性和超疏水性。

24、进一步的,环氧树脂粘结剂与固化剂的质量比设置,使涂层在固化过程中的完全交联,并优化其机械强度和耐腐蚀性,增大涂层和基体间的粘结力。

25、进一步的,喷涂后固化处理的温度与时间设置,能够确保涂层的完全固化、优化机械性能、保证表面质量,同时提高生产效率和涂层的耐久性。

26、综上所述,本发明制备的超疏水复合涂料具备较好的自清洁性、抗污性、耐腐蚀性、机械稳定性、多基体普适性。

27、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。



技术特征:

1.一种hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层制备方法,其特征在于,步骤s1中,聚二甲基硅氧烷改性剂与正己烷溶剂的质量比为(7.1~7.2):100;环氧树脂粘结剂与正己烷溶剂的质量比为(2.1~2.2):100。

3.根据权利要求2所述的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层制备方法,其特征在于,hbn粉末与正己烷溶剂的质量比为(4.9~5.0):100。

4.根据权利要求3所述的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层制备方法,其特征在于,hbn粉末的粒径为5~10μm。

5.根据权利要求2所述的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法,其特征在于,al2o3粉末与正己烷溶剂的质量比为(1.4~1.5):100。

6.根据权利要求5所述的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法,其特征在于,al2o3粉末的粒径为10~20nm。

7.根据权利要求1所述的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法,其特征在于,步骤s2中,聚二甲基硅氧烷改性剂的固化剂与聚二甲基硅氧烷改性剂的质量比为(1~1.1):10。

8.根据权利要求1所述的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法,其特征在于,步骤s2中,环氧树脂的固化剂与环氧树脂的质量比为(1~1.05):3。

9.根据权利要求1所述的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法,其特征在于,步骤s3中,固化处理的温度为70~80℃,时间为1.5~2h。

10.根据权利要求1所述方法制备的hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层,其特征在于,hbn/al2o3基耐蚀超疏水复合涂层的接触角为161.5°±2.02°~164.6°±2.66°,滚动角为5.8°±1.03°~35.8°±4.25°。


技术总结
本发明公开了一种hBN/Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;基耐蚀超疏水复合涂层及其制备方法,将聚二甲基硅氧烷改性剂、环氧树脂、hBN粉末、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;粉末加入正己烷溶剂中,充分搅拌后得到均匀的悬浮液;将聚二甲基硅氧烷改性剂的固化剂和环氧树脂的固化剂加入悬浮液中,充分搅拌后使其混合均匀,得到超疏水复合涂料;将超疏水复合涂料均匀喷涂在基体材料上,固化后得到hBN/Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;基耐蚀超疏水复合涂层。本发明工序简单,成本低廉。

技术研发人员:杨贺杰,董一鸣,陈熙,李雪伍,何卫平,刘元海,付伟,高义民,赵一志
受保护的技术使用者:西安交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/26
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