一种聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法与流程

本发明属于超疏水，具体涉及一种聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法。

背景技术：

1、导电防腐涂层是一类兼具导电性和防腐性能的功能性涂层，广泛应用于海洋工程、化工设备、输油输气管道、电力设备等领域。这类涂层的开发旨在解决传统防腐涂层与导电涂层之间的性能矛盾，即在提供防腐保护的同时，还需要保持或赋予材料一定的导电性。传统防腐涂层通常通过物理屏障、化学惰性或牺牲阳极等方法来防止腐蚀介质与基材的接触。然而，这些涂层材料往往具有绝缘特性，无法满足某些特定应用场合的需求。例如，在电磁屏蔽、静电释放以及电化学传感等领域，需要涂层不仅防腐，还要具有良好的导电性。

2、导电防腐涂层的开发涉及多种材料的结合与创新，包括导电聚合物(如聚苯胺、聚吡咯)、金属纳米粒子(如银、铜、镍)、碳基纳米材料(如石墨烯、碳纳米管)等。这些材料可以通过化学、物理或复合的方法加入到涂层中，形成具有导电网络结构的防腐涂层。导电聚合物因其优异的化学稳定性和导电性，成为近年来研究的热点材料之一。此外，纳米技术的应用也为提高涂层的导电性和耐腐蚀性提供了新的途径。

技术实现思路

1、本发明的目的在于公开一种聚苯胺/碳管超疏水导电防腐涂层的制备方法。

2、一种导电防腐超疏水复合涂层的制备方法，具体通过以下步骤实现：

3、s1、准备基板材料，对基板进行清洗和表面平整处理，将此处理的表面记作a，备用；

4、s2、将碳管粒子加入到无水乙醇中，在室温时以800-1200rpm磁力搅拌，搅拌时长12-24h，记作溶液b备用；

5、s3、向溶液b中加入氨水，无水乙醇超声混合10-30min后,按照1ml/min的速度滴加正硅酸乙酯和无水乙醇；得到混合溶液c；在室温条件下磁力搅拌器以800-1200rpm转速搅拌12-24h；

6、s4、向溶液c中加入全氟辛基三乙氧基硅烷(pots)，对溶液进行表面修饰，反应时长为1-8h，将溶液放置70-90℃烘箱中烘干，通过无水乙醇分散，得到溶液d；

7、s5、将溶液d中添加环氧树脂和聚酰胺，以100-200r/min的转速混合搅拌10-20min，经过离心分离后，取得下层黏稠物经丁基缩水甘油醚分散，得到物理混合的溶液e；

8、s6、在烧瓶中加入十二烷基苯磺酸钠、苯胺和全氟辛酸(pfoa)；在冰水浴中连续搅拌和超声波作用；温度降到5℃以下时，缓慢滴加聚二硫二丙烷磺酸钠(sps)，在冰水浴中搅拌12-24h，记作溶液f；

9、s7、将溶液f均匀混合后倾倒在基板a上，在80-100℃下干燥6-8h，然后喷涂溶液e，在80-100℃下干燥6-8h，制得聚苯胺/碳管超疏水导电防腐涂层。

10、进一步的，s1所述步骤中基板材料可以为铝合金、铜合金和钢材，且其厚度不小于5mm；表面平整和清洁处理包括：采用砂带打磨或削磨的方法对基板表面做平整加工至粗糙度ra值小于0.64μm，然后分别利用无水乙醇和去离子水中超声清洗，每次清洗时间为20-30min，干燥后备用。

11、进一步的，s2所述步骤中碳管规格为10-40um，添加量为(10-20)wt％。

12、进一步的，s3所述步骤中氨水和无水乙醇体积比例为(1-3)：(60-120)；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为(2-3):(20-25)。

13、进一步的，s4所述步骤中全氟辛基三乙氧基硅烷和溶液c体积比为(1-2)：(50-80)。

14、进一步的，s5所述步骤中溶液d、环氧树脂和聚酰胺质量比为(4-8)：(1-3)：(1-3)。

15、进一步的，所述步骤s6中十二烷基苯磺酸钠、苯胺和全氟辛酸(pfoa)的摩尔比例为(2-6)：(1000-2000)：(1000-2000)。

16、步骤s6中所述聚二硫二丙烷磺酸钠(sps)水溶液中聚二硫二丙烷磺酸钠的浓度为0.05-0.15mol，滴加的用量为5-10wt％。

17、本发明目的有益效果：

18、(1)碳纳米管具有极高的电导率，通过在涂层中形成连续的导电网络，显著提升涂层的整体导电性。聚苯胺作为导电聚合物，也贡献了一部分导电性。

19、(2)聚苯胺具有独特的氧化还原性质，能够通过掺杂/去掺杂机制提供阴极保护效应，减少基材的腐蚀。碳纳米管和聚苯胺共同形成致密的涂层结构，有效阻隔氧气、水分和其他腐蚀性介质对基材的侵蚀，从而延长基材的使用寿命。

20、(3)碳纳米管的加入显著提升了涂层的机械强度和韧性，使涂层更耐磨损和机械冲击。

技术特征：

1.一种聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中包括：

3.根据权利要求1所述聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中碳管粒子规格为10-40um，碳管颗粒的含量为(10-20)wt％。

4.根据权利要求1所述聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中氨水和无水乙醇体积比例为(1-3)：(60-120)；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为(2-3):(20-25)。

5.根据权利要求1所述聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中全氟辛基三乙氧基硅烷和溶液c体积比为(1-2)：(50-80)。

6.根据权利要求1所述聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中溶液d、环氧树脂和聚酰胺质量比为(4-8)：(1-3)：(1-3)。

7.根据权利要求1所述聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中十二烷基苯磺酸钠、苯胺和全氟辛酸的摩尔比例为(2-6)：(1-2)：(1-2)。

8.根据权利要求1所述聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中聚二硫二丙烷磺酸钠水溶液中聚二硫二丙烷磺酸钠的浓度为0.05-0.15mol，滴加的用量为5-10wt％。

技术总结本发明公开了一种聚苯胺/碳管导电防腐超疏水涂层的制备方法。首先制备聚苯胺溶液；然后将聚苯胺溶液均匀倾倒在基板上；最后将含全氟辛酸改性的碳管颗粒溶液喷涂在所制备的聚苯胺基体表面，干燥固化后即可形成聚苯胺/碳管超疏水导电防腐涂层。本发明利用全氟辛酸改性碳管颗粒，同时引入聚苯胺材料，使得涂层具有较好的导电和抗腐蚀效果；涂层通过微纳复合结构粒子实现导电防腐蚀特性，具有限制涂层表面老化的效果。技术研发人员：包森布尔,史文江,王延伟,张树围,郭剑飞,王鹏,梁建,张成受保护的技术使用者：国网内蒙古东部电力有限公司内蒙古超特高压分公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14