一种铝材表面阴极保护型复合导电防腐涂层的制备方法

本发明属于废水处理，涉及一种抗生素选择性吸附剂的制备方法。

背景技术：

1、铝是应用最广泛的金属之一，其具有导电性好、传热快、比重轻、强度高、易于成型等优点。但是，铝化学性质比较活泼，在大气中易生成一层薄而致密的氧化膜影响其导电性能，也存在硬度低、不耐磨、易在潮湿、酸性和碱性的环境条件下发生腐蚀等缺点，影响其应用范围和使用寿命。铝经过表面处理后可扬长避短，延长其使用寿命和扩大应用范围，赋予其防护、装饰等用途。

2、铝的表面处理技术包括阳极氧化、电镀、涂层等方法，对于应用于电气领域的铝基材料，除了要求具备耐腐蚀性能，还要具备优异的导电性能。同时，超疏水表面能够使得腐蚀性物质脱离铝合金表面，提高涂层的应用寿命。但现有技术存在疏水性差和耐腐蚀性差以及表面电阻大等缺点，因此在铝材表面制备超疏水导电防腐涂层是十分必要的。

3、wu等人(wu s-k,yang w,et al.characterization of mao+cu compositecoatings on aluminum alloy.[j].coatings.2021,11(10):1172.)通过微弧氧化在铝合金表面制备了粗糙而多孔的al2o3陶瓷层，然后采用化学镀铜得到al2o3+cu复合涂层，其具有较好的耐腐蚀性能，但al2o3分隔了导电的cu层与铝合金基体，降低了其表面的导电能力。

4、中国专利《一种铝合金化学转化成膜液及转化膜的制备方法》(申请号：cn202010414921.8，公开号：cn111519176a，公开日：2020.08.11)公开了一种提高铝合金耐腐蚀性能的表面处理方法，通过化学转化在铝合金表面制备出致密化学转化膜。显著提高了铝合金表面的耐腐蚀性，但该方法存在表面处理后电阻过高且表面疏水性不足的问题。

5、中国专利《一种铝合金防腐的表面处理方法》(申请号：cn201910499107.8，授权号：cn110129855b，授权日：2021.04.27)公开了一种铝合金防腐的表面处理方法，通过对经过表面预处理后的铝合金进行阳极氧化处理使铝合金表面形成氧化铝膜，然后浸入化学处理液中进行化学处理使铝合金表面生成致密的膜，最后采用低表面能材料进行封孔处理进一步增加铝合金表面膜的致密性。封孔后的铝合金表面的膜具有较强的疏水性，可避免吸附有害物质而被腐蚀，但该方法存在氧化膜电阻较大的问题。

6、中国专利《一种铝合金防腐涂层的制备方法》(申请号：cn201810863143.3，公开号：cn108624932a，公开日：2018.10.09)公开了一种铝合金防腐涂层的制备方法，通过先采用硼-硫酸阳极氧化工艺形成氧化膜，然后采用溶胶-凝胶法在氧化膜表面涂覆一层有机-无机复合涂层，以达到封孔的目的，从而大大提高耐腐蚀性能，但该方法存在氧化膜及其表面有机-无机复合涂层电阻较大的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铝材表面阴极保护型复合导电防腐涂层的制备方法，解决了现有技术中铝材表面防腐涂层表面电阻高、防腐能力差的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，一种铝材表面阴极保护型复合导电防腐涂层的制备方法，具体按以下步骤实施：

3、步骤1，制备磁性石墨烯；

4、将石墨烯和铁源按摩尔比10：1依次加入到去溶剂中超声分散均匀，然后加入沉淀剂剧烈搅拌后倒入聚四氟乙烯内衬中在180℃下反应8h，经磁铁分离清洗后获得磁性石墨烯。

5、步骤2，制备阳极牺牲填料：

6、将阳极金属颗粒填料置于正电荷改性水溶液中超声分散5h，将阴极纳米线置于负电荷改性水溶液超声分散5h，离心后干燥。将改性后的阳极金属颗粒和阴极纳米线分散到去离子水中搅拌后在氨基改性溶液搅拌，获得阳极牺牲填料。

7、步骤3，制备导电防腐涂料：

8、将步骤1制备的磁性石墨烯和步骤2制备的阳极牺牲填料与导电高分子材料、溶剂及硅烷偶联剂混合搅拌使填料分散均匀，然后加入固化剂和消泡剂搅拌均匀获得导电防腐涂料。

9、步骤4，铝基体刻蚀造孔：

10、将铝材置于丙酮中超声清洗，采用去离子水清洗后置于10％硫酸溶液中浸泡40s，去离子水清洗后置于5％氢氧化钠溶液中浸泡40s，经去离子水清洗获得表面清洁且刻蚀造孔的铝材。

11、步骤5，制备定向导电涂层：

12、将步骤3得到的导电防腐涂料在一定角度的强磁场作用下在距离铝材表面30cm处均匀喷涂于铝片表面，经室温固化后得到定向导电涂层；

13、优选方案为：

14、其中步骤1中铁源为fecl3·6h2o、fecl2·4h2o等中的任意一种；沉淀剂为尿素、乙酸钠、柠檬酸钠中的任意一种。

15、步骤2中所述阳极保护填料为镁粉、锌粉等中的一种。阴极纳米线为碳纤维、银纳米线等中的任意一种。阴阳极填料的摩尔比为1:1～5。

16、其中所述阴极纳米线的长径比为50～100。正电荷改性溶液为20％的pdda、ctab水溶液等中的任意一种，负电荷改性溶液为20％的pss、dds等水溶液中的任意一种。

17、其中步骤3配制的涂料按质量百分比由以下物质组成：磁性石墨烯1％～5％，阳极牺牲填料1％～5％，导电高分子聚合物为25％～35％，硅烷偶联剂为1％～5％，固化剂为0.5％～1％，消泡剂为0.5％～1％，溶剂48％～71％，以上组分总和为100％。

18、其中高分子聚合物为聚吡咯、聚苯胺等中的任意一种，溶剂为乙醇、dmf、dmso等中的任意一种。硅烷偶联剂为kh-570、kh-560、kh-580等中的任意一种。固化剂为聚酰胺、叔胺等中的任意一种。消泡剂为脂肪醇乙氧基硅氧烷、聚醚硅氧烷等中的一种。

19、其中步骤5中固化处理为：将步骤3得到的涂料在强磁场中均匀喷涂到铝片上，磁场与铝片的角度为0～90°。

20、本发明的有益效果是：一种铝材表面阴极保护型复合导电防腐涂层的制备方法，能够得到铝材表面导电防腐涂层，充分利用阳极牺牲填料、导电防腐填料、硅烷偶联剂及高分子聚合物的协同作用，在涂层中制备定向排列的防腐石墨烯层，使涂层同时具备导电和防腐的优异性能。将涂料喷涂到铝材表面，拓宽了铝材的使用寿命和领域，在航空航天、电子电气、船舶建筑等领域有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种铝材表面阴极保护型复合导电防腐涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中铁源为fecl3·6h2o、fecl2·4h2o中的任意一种，沉淀剂为尿素、乙酸钠、柠檬酸钠中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中所述阳极保护填料为镁粉、锌粉中的一种，阴极纳米线为碳纤维、银纳米线中的任意一种，阴阳极填料的摩尔比为1:1～5。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中所述阴极纳米线的长径比为50～100，正电荷改性溶液为20％的pdda、ctab水溶液中的任意一种，负电荷改性溶液为20％的pss、dds水溶液中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中氨基改性溶液按体积百分比由以下物质组成为：乙醇60～80％，去离子水10～20％，kh-55010～20％；搅拌浸泡15～30min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中配制的涂料按质量百分比由以下物质组成：磁性石墨烯1％～5％，阳极牺牲填料1％～5％，导电高分子聚合物为25％～35％，硅烷偶联剂为1％～5％，固化剂为0.5％～1％，消泡剂为0.5％～1％，溶剂48％～71％，以上组分总和为100％。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，其中导电高分子聚合物为聚吡咯、聚苯胺中的任意一种，溶剂为乙醇、dmf、dmso中的任意一种；硅烷偶联剂为kh-570、kh-560、kh-580中的任意一种；固化剂为聚酰胺、叔胺的任意一种，消泡剂为脂肪醇乙氧基硅氧烷、聚醚硅氧烷的一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5中固化处理为：将步骤3得到的涂料在强磁场中均匀喷涂到铝片上，磁场与铝片的角度为0～90°。

技术总结本发明公开一种铝材表面阴极保护型复合导电防腐涂层的制备方法，具体为：首先将制备磁性石墨烯；其次将阳极金属与导电纤维静电自组装为阳极防腐填料，接着将填料与聚合物、硅烷偶联剂、固化剂、消泡剂和溶剂混合搅拌，得到涂料；最后将涂料强磁场中均匀喷涂到铝片上并高温固化处理后得到超疏水导电防腐涂层。本发明在铝材表面制备了超疏水导电防腐涂层，能够得到铝材表面导电防腐涂层，充分利用阳极牺牲填料、导电防腐填料、硅烷偶联剂及高分子聚合物的协同作用，在涂层中制备定向排列的防腐石墨烯层，使涂层同时具备导电和防腐的优异性能。将涂料喷涂到铝材表面，拓宽了铝材的使用寿命和领域，在航空航天、电子电气、船舶建筑等领域有应用前景。技术研发人员：刘照伟,黄延辉,汤玉斐,赵康,汪浩,种鹏蛟,蒋嘉怡受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16