一种耐磨防腐超疏水梯度复合涂层、制备方法及应用

本发明涉及聚合物复合涂层，特别是涉及一种耐磨防腐超疏水梯度复合涂层、制备方法及应用。

背景技术：

1、人类的日常生活离不开各种金属和合金，因其优异的机械强度、可加工性和来源广泛，常被用于海上风电、航空航天、房屋建筑等工程领域的机械设备，但这些金属和合金材料易受腐蚀环境的影响，从而造成巨大的经济损失、环境污染和安全隐患。

2、在金属基材上构建接触角大于150°且滚动角小于10°的超疏水表面已被证明是一种有效的防腐策略，由于超疏水表面出色的拒水性和低粘附性，其覆盖的金属衬底可以与外部腐蚀性介质完全隔离。此外，有机树脂涂层因其高附着力和良好的耐磨性在表面保护工程领域也得到了广泛的应用，其防腐性能的好坏主要取决于涂层的抗渗性。但在面对复杂恶劣的海洋环境时，单一的超疏水涂层或有机树脂涂层的耐磨性和防腐蚀性有限，这会使其超疏水性能丧失或者大幅降低有机涂层的防腐蚀性能。因此，为了提高防护涂层在海洋环境中的耐磨性和防腐蚀性，需要综合考虑涂层的结构设计、材料选择以及制备工艺等因素。

3、功能梯度复合涂层是一种具有显著优势的新型涂层技术，它是通过在基材表面制备一层梯度增强层，实现了成分和组织的梯度分布，这不仅显著提高了涂层内部的结合强度以及其与基材的附着力，同时还能赋予复合涂层其它优异的性能。因此，开发一种兼具优异的超疏水性、耐磨性和防腐蚀性的复合涂层使其可以适应不同环境和使用条件的变化进而发挥最佳的性能是现阶段迫切需要做的。

技术实现思路

1、鉴于上述状况，本发明提供一种耐磨防腐超疏水梯度复合涂层、制备方法及应用，该复合涂层不仅赋予涂层优异的防腐蚀性和超疏水性，而且还能改善涂层与金属基材的结合力进而提高其耐磨性。

2、本发明的一方面提供一种耐磨防腐超疏水梯度复合涂层，

3、本发明的另一方面提供上述耐磨防腐超疏水梯度复合涂层的制备方法，包括

4、本发明的另一方面提供上述耐磨防腐超疏水梯度复合涂层的应用，包括

5、有益效果：

6、本发明基于中改性zif-8/sio2的复合粉体、有机硅聚合物pdms(聚二甲基硅氧烷)以及高分子聚合物环氧树脂制备出了兼具耐磨损、防腐蚀以及超疏水性能为一体的梯度复合涂层，通过调整各层涂层制备时各组分复合的比例实现了对功能化梯度复合涂层性能的调控。从靠近金属基材的一侧至远离金属基材的一侧，通过逐渐提高各涂层中改性zif-8/sio2复合粉体和有机硅聚合物pdms的比例，使得各涂层表面的疏水性逐渐增强；从远离金属基材的一侧至靠金属基材的一侧，通过逐渐提高各涂层中高分子聚合物环氧树脂的比例，使得涂层的粘附性逐渐增强。与单一的传统防护涂层相比，该梯度复合涂层在具备优异超疏水性能的同时，涂层的致密性、稳定性、耐磨损性能以及防腐蚀性能也得到同步增强。

7、此外，本发明提供的耐磨防腐超疏水梯度复合涂层的制备方法工艺流程简单、反应条件温和、能耗较低、适合大规模生产，对于开发海上风电工程多功能防护涂层的研究有着重要意义。

技术特征：

1.一种耐磨防腐超疏水梯度复合涂层，其特征在于，包括依次涂覆在金属基材上第一层涂层、第二层涂层、第三层涂层，所述第一层涂层的成分包括环氧树脂和聚二甲基硅氧烷，所述第二层涂层的成分包括改性zif-8/sio2复合粉体、聚二甲基硅氧烷和环氧树脂，所述第三层涂层的成分包括改性zif-8/sio2复合粉体、聚二甲基硅氧烷和环氧树脂，所述改性zif-8/sio2复合粉体是由硅烷偶联剂对zif-8/sio2进行表面接枝改性而得，其中，所述第二层涂层中改性zif-8/sio2复合粉体的含量小于所述第三层涂层中改性zif-8/sio2复合粉体的含量，所述第二层涂层中聚二甲基硅氧烷的含量小于所述第三层涂层中聚二甲基硅氧烷的含量，所述第二层涂层中环氧树脂的含量大于所述第三层涂层中环氧树脂的含量。

2.根据权利要求1所述的耐磨防腐超疏水梯度复合涂层，其特征在于，所述耐磨防腐超疏水梯度复合涂层满足以下条件式：

3.根据权利要求1所述的耐磨防腐超疏水梯度复合涂层，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自kh550、kh560、kh570、kh590、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。

4.权利要求1-3中任一项所述的耐磨防腐超疏水梯度复合涂层的制备方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述改性zif-8/sio2复合粉体的制备过程包括：将zif-8粉体与溶剂混合均匀后再加入硅酸四乙酯和硅烷偶联剂，室温搅拌4h-24h，经离心、清洗和干燥后得到改性zif-8/sio2复合粉体。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、丙酮、环己烷、乙酸丁酯中的至少一种；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，zif-8粉体是采用共沉淀法制备而得；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤s3具体包括：

10.权利要求1-3中任一项所述的耐磨防腐超疏水梯度复合涂层在制备海上风电工程防腐涂层的应用。

技术总结本发明提供了一种耐磨防腐超疏水梯度复合涂层、制备方法及应用，该复合涂层包括依次涂覆在金属基材上第一层涂层、第二层涂层、第三层涂层，第一层涂层的成分包括环氧树脂和聚二甲基硅氧烷，第二层涂层的成分包括改性ZIF‑8/SiO<subgt;2</subgt;复合粉体、聚二甲基硅氧烷和环氧树脂，第三层涂层的成分包括改性ZIF‑8/SiO<subgt;2</subgt;复合粉体、聚二甲基硅氧烷和环氧树脂，改性ZIF‑8/SiO<subgt;2</subgt;复合粉体是由硅烷偶联剂对ZIF‑8/SiO<subgt;2</subgt;进行表面接枝改性而得。该复合涂层不仅赋予涂层优异的防腐蚀性和超疏水性，而且还能改善涂层与金属基材的结合力进而提高其耐磨性，对于开发海上风电工程多功能防护涂层的研究有着重要意义。技术研发人员：董兵海,王世昌,李静,王世敏,吴聪聪,王二静受保护的技术使用者：湖北大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20