一种超疏水仿生防腐蚀材料及其制备方法与流程

本发明涉及防腐材料，尤其是一种超疏水仿生防腐蚀材料及其制备方法。

背景技术：

1、就电网工程大气环境下的腐蚀而言，腐蚀种类包括：涂层老化、应力腐蚀、缝隙腐蚀、剥层腐蚀、点蚀、电烧蚀等等；防腐涂层是一种有效且传统的防腐方式，一般是通过涂层与基材紧密结合来隔绝水与基材接触，防止基材腐蚀；一旦涂层有轻微破损，基材会从破损处开始腐蚀，腐蚀一旦开始，腐蚀速度会逐渐变快；润湿性是固体表面的重要特征之一；固体表面的润湿性一般用接触角来描述，其中接触角大于150°，且滚动角小于10°的称为超疏水表面；超疏水仿生技术已经在包括电网在内的各行各业广泛应用，并获得成功经验；为了有效的提高涂层的防腐蚀性能，可以设计一种表面具有超疏水功能的防腐涂层，它的微纳结构、及低表面能特性，使水珠不易停留在基材表面，可有效降低涂层表面的润湿程度，而且即使沾附上水珠，水滴能够在基材小角度倾斜或风吹等外力作用下从基材表面滚落，有效提高防腐蚀性能。

2、基于超疏水仿生技术长效防腐新技术的引入，相对于传统防腐技术将有更好的防腐效果，将有效降低电网设备腐蚀以及腐蚀所带来电网事故的发生概率。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种超疏水仿生防腐蚀材料及其制备方法，以解决当前电网输电/变电设备易出现锈蚀的问题，现有输电/变电设备使用的传统防腐蚀方案无法满足应用需求，使用寿命短，防腐蚀效果差，严重影响设备的安全生产及经济效益，本发明提供了一种基于超疏水仿生防腐蚀材料的长效防腐蚀新技术，将超疏水仿生涂层应用于电网设备上，可以很好地适应恶劣的腐蚀环境，满足长年限的耐久性需求。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种超疏水仿生防腐蚀材料，其中：按重量份计，超疏水仿生防腐蚀材料包括金属基材、设置在金属基材上的底漆层以及设置在底漆上的面漆层，所述底漆层包括10～20份氟-硅树脂、20～25份丙烯酸树脂、10～15份填料和40～50份溶剂，所述面漆层包括2～5份聚四氟乙烯粉和80～100份改性纳米二氧化硅分散液。

4、优选的是，所述的超疏水仿生防腐蚀材料，其中：填料选自碳酸钙颗粒、硫酸钡颗粒以及重晶石粉的一种或多种，填料粒径为10～100μm。

5、优选的是，所述的超疏水仿生防腐蚀材料，其中：溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙醇的一种或多种。

6、优选的是，所述的超疏水仿生防腐蚀材料，其中：金属基材为金属基体或金属基体以及设置在金属基体上的防腐层。

7、一种超疏水仿生防腐蚀材料的制备方法，其中：包括以下步骤：

8、步骤一.底漆制备：将10～20份氟-硅树脂、20～25份丙烯酸树脂、10～15份填料和40～50份溶剂混合，搅拌均匀后得到底漆涂料；

9、步骤二.面漆制备：将2～5份聚四氟乙烯粉和80～100份改性纳米二氧化硅分散液混合，搅拌均匀后得到面漆涂料；

10、步骤三.喷涂底漆：将步骤一得到的底漆涂料喷涂于金属基材上，干燥得到表干底漆涂层；

11、步骤四.喷涂面漆：将步骤三得到的表干底漆涂层上喷涂面漆，室温固化得到超疏水仿生防腐蚀材料。

12、优选的是，所述的制备方法，其中：步骤一的搅拌速度为600～800r/min。

13、优选的是，所述的制备方法，其中：步骤二的搅拌速度为900～1000r/min。

14、优选的是，所述的制备方法，其中：步骤二中改性纳米二氧化硅分散液的制备方法具体为：将50ml甲醇中加入5.5ml浓氨水，升温到40～50℃，随后加入正硅酸四丁酯8ml，搅拌2～3h后，冷却到室温，陈化24h，在搅拌状态下将上述分散体系中加入六甲基二硅胺烷10ml，反应4h后得到改性纳米二氧化硅分散液。

15、优选的是，所述的制备方法，其中：步骤三的干燥为室温干燥，干燥时间为5～10min。

16、底漆涂层是由氟-硅混合树脂和丙烯酸树脂混合，该树脂体系赋予底漆涂层疏水性能，能够良好的粘附面漆，增加涂层性能；底漆涂层的主要成分是氟-硅树脂与丙烯酸树脂构成的有机体系，该树脂体系粘附性能优异，可以在不同基材上表现出优异的附着力；底漆涂层填料为碳酸钙颗粒、硫酸钡颗粒以及重晶石粉等无机填料，尺寸范围在10～100μm，无机填料赋予涂层优异的绝缘性。

17、底漆涂层主体骨架结构是由耐性优良的树脂和大尺寸的绝缘颗粒组成微米尺寸结构，这种具有一定粗糙度的有机-无机结构赋予涂层优异的强度以及韧性等物理性能；底漆涂层主体骨架结构是由耐性优良的树脂和大尺寸的绝缘颗粒组成微米尺寸结构，嵌入有机树脂中的无机颗粒赋予涂层优异的耐磨性能。

18、面漆为混有聚四氟乙烯粉的改性纳米二氧化硅分散液，尺寸在100nm-1000nm。

19、超疏水仿生防腐蚀材料的底漆能与金属基材具有强附着力，超疏体系面漆也能够与底漆结合牢固，使得金属基材表面具有优异的超疏水超疏油性。

20、本发明的优点：

21、本发明的超疏水仿生防腐蚀材料及其制备方法，使电网输电以及变电设备具有超疏水、超疏油特性，并实现自清洁功能，有效防止污秽物及腐蚀性物质的积聚；满足电网输电以及变电设备的长效防腐蚀需要，有效提升涂层的对设备的保护能力以及使用寿命。

技术特征：

1.一种超疏水仿生防腐蚀材料，其特征在于：按重量份计，超疏水仿生防腐蚀材料包括金属基材、设置在金属基材上的底漆层以及设置在底漆上的面漆层，所述底漆层包括10~20份氟-硅树脂、20~25份丙烯酸树脂、10~15份填料和40~50份溶剂，所述面漆层包括2~5份聚四氟乙烯粉和80~100份改性纳米二氧化硅分散液。

2.根据权利要求1所述的超疏水仿生防腐蚀材料，其特征在于：填料选自碳酸钙颗粒、硫酸钡颗粒以及重晶石粉中的一种或多种，填料粒径为10~100μm。

3.根据权利要求1所述的超疏水仿生防腐蚀材料，其特征在于：溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙醇中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的超疏水仿生防腐蚀材料，其特征在于：金属基材为金属基体或金属基体以及设置在金属基体上的防腐层。

5.一种超疏水仿生防腐蚀材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤一的搅拌速度为600~800r/min。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤二的搅拌速度为900~1000r/min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤二中改性纳米二氧化硅分散液的制备方法具体为：将50ml甲醇中加入5.5ml浓氨水，升温到40~50℃，随后加入正硅酸四丁酯8ml，搅拌2~3h后，冷却到室温，陈化24h，在搅拌状态下将上述分散体系中加入六甲基二硅胺烷10ml，反应4h后得到改性纳米二氧化硅分散液。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤三的干燥为室温干燥，干燥时间为5~10min。

技术总结本发明提供一种超疏水仿生防腐蚀材料，按重量份计，超疏水仿生防腐蚀材料包括金属基材、设置在金属基材上的底漆层以及设置在底漆上的面漆层，所述底漆层包括10~20份氟‑硅树脂、20~25份丙烯酸树脂、10~15份填料和40~50份溶剂，所述面漆层包括2~5份聚四氟乙烯粉和80~100份改性纳米二氧化硅分散液。本发明的超疏水仿生防腐蚀材料及其制备方法，使电网输电以及变电设备具有超疏水、超疏油特性，并实现自清洁功能，有效防止污秽物及腐蚀性物质的积聚；满足电网输电以及变电设备的长效防腐蚀需要，有效提升涂层的对设备的保护能力以及使用寿命。技术研发人员：郝犇珂,吕峰,黄薛凌,杨春,丁争,李浪,高天宇,姜卫同受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27