一種具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法技術

本發明專利技術提供的是一種具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法。(1)將聚硅氧烷液體與過量Ce(NO

【技術實現步驟摘要】
一種具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法
本專利技術涉及的是一種聚硅氧烷涂層的制備方法，具體地說是一種具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法。
技術介紹
涂料是一種以聚合物為基體的復合材料，由于其具有強度高質量輕、優異的力學性能、良好的耐腐蝕性和優異的絕緣性等優點在航空航天、交通運輸、建筑、電子、體育運動等多個領域廣泛應用。然而，涂料主要缺陷是：此在加工和使用過程中容易受到沖擊而造成損傷。其中最為嚴重的是基體材料在使用中會由于變形或者碰撞，使涂層產生微觀缺陷，這種微觀缺陷通常無法被宏觀檢測。使得處于微觀缺陷處的基體在繼續工作中由于缺少防護而造成微觀腐蝕，進而材料完整性遭到破壞，就會造成材料完全失效帶來財產損失甚至人員傷亡。聚硅氧烷具有優異的耐熱性、耐候性、電絕緣性、耐化學藥品性、憎水性及阻燃性，而且由于其與無機填料具有優異的相容性，可以通過添加特定的無機填料，便可得到具有不同性能聚硅氧烷產品，因此被廣泛應用于航空航天、電子電器、化工、機械、交通運輸、建筑、紡織、醫療衛生等領域。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種不僅防腐效果好，而且制備工藝簡單、成本低廉，適用于批量生產的具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法。本專利技術的目的是這樣實現的：(1)將聚硅氧烷液體與過量Ce(NO3)3·6H2O晶體在球磨罐中混合均勻后加入磨珠，在60-200℃的溫度下進行球磨處理；(2)將球磨后的漿料靜置，待不溶物沉淀后濾出，得到濾液；(3)將濾液與固化劑混合后，涂敷在基體表面，得到具有自修復功能的聚硅氧烷涂層。本專利技術還可以包括：1、聚硅氧烷液體與Ce(NO3)3·6H2O晶體的質量比為(100-200)：1。2、球磨處理時球磨機轉速為100-600r/min，球磨時間為2-4h。3、過濾過程中，采用的過濾網為1000-5000目不銹鋼過濾網。4、濾液與固化劑的質量比為4：1。本專利技術在制備過程中通過加熱保溫裝置保證研磨的溫度，并通過調整球磨機的研磨轉速和研磨時間來實現改性過程。本專利技術通過向聚硅氧烷液體中加入微量Ce(NO3)3·6H2O晶體，利用稀土Ce特殊的外層電子結構，在聚硅氧烷涂層出現微裂紋時露出羥基、羥甲基等有機基團，通過其空軌道與極性基團形成配健，促進聚硅氧烷分子發生交聯反應，初步使微裂紋愈合；并且稀土Ce促進基體金屬(鋼或鋁)表面生成致密氧化膜，進一步抑制微裂紋處基體的腐蝕。并且Ce(NO3)3·6H2O晶體的添加量小，不會造成聚硅氧烷涂層力學性能的下降。本專利技術中制備的涂層，不僅保持優異的防腐性能，而且保持其與其他無機填料很好的相容性，為后續的顏填料改性提供良好的基礎，對促進有機防腐涂層的工程化應用具有重要意義。本專利技術的自修復涂料按照修復機理為氧化還原反應自修復涂層。區別于其他自修復涂層例如微膠囊自修復涂層、液芯/中空纖維自修復涂層等，該專利技術的涂層不僅同樣具備自修復功能，且制備工藝更簡單，成本低廉。附圖說明圖1a-圖1b為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中浸泡200h后，涂層微孔區形貌變化。其中：圖1a為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中浸泡50h時微孔區形貌；圖1b為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中浸泡200h時微孔區形貌。圖2a-圖2d為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中LEIS測試結果。其中：圖2a為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中浸泡31h后的LEIS測試結果；圖2b為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中浸泡132h后的LEIS測試結果；圖2c為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中浸泡243h后的LEIS測試結果；圖2d為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中浸泡480h后的LEIS測試結果；圖3為添加0.1％Ce、0.2％Ce、0.3％Ce和無添加聚硅氧烷涂層在3.5％NaCI溶液中浸泡超過3000小時的電化學阻抗低頻阻抗圖譜。圖3為添加0.1％Ce、0.2％Ce、0.3％Ce和無添加聚硅氧烷涂層在3.5％NaCI溶液中浸泡超過3000小時的電化學阻抗低頻阻抗圖譜。具體實施方式本專利技術的具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法主要包括如下步驟：(1)將聚硅氧烷液體與過量Ce(NO3)3·6H2O晶體在球磨罐中混合均勻后加入磨珠,在60-200℃的溫度下進行球磨處理若干小時；(2)將球磨后的漿料靜置，待不溶物沉淀后濾出，得到濾液；(3)將濾液與固化劑以一定比例混合后，涂敷在基體表面，得到具有自修復功能的聚硅氧烷涂層。聚硅氧烷液體與Ce(NO3)3·6H2O晶體的質量比選擇(100-200)：1。球磨處理的球磨機轉速選擇100-600r/min，球磨時間為2-4h。過濾網為1000-5000目不銹鋼過濾網。所述聚硅氧烷的結構式為，其中：Rl為氫、甲基、乙基、乙烯基、輕基、竣基、氨基、酮肪基、甲氧基或乙氧基；R2為氫、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基、輕基、甲氧基、乙氧基、三氟丙基、氰基或環氧基；R3為氫、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基、輕基、甲氧基、乙氧基、三氟丙基、氰基或環氧基；R4為氫、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基、輕基、甲氧基、乙氧基、三氟丙基、氰基或環氧基；R5為氫、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基、輕基、甲氧基、乙氧基、三氟丙基、氰基或環氧基；x和y均為0-20的正整數，且不同時為0；所述聚硅氧烷的分子量為100-10000。下面舉例對本專利技術做更詳細的描述：(1)將100g聚硅氧烷液體與1gCe(NO3)3·6H2O晶體在球磨罐中混合均勻后加入磨珠，將球磨溫度設置為80℃，研磨3h；(2)將球磨后的漿料取出靜置，待不溶物沉淀后，用2000目不銹鋼濾網過濾，得到濾液；(3)將濾液與固化劑以質量比4：1混合后，涂敷在2系鋁合金表面，得到聚硅氧烷涂層；(4)將試樣剪切為1cm*1cm正方形小片，在中間扎200μm左右微孔，然后固定在盛有3.5％NaCl水溶液的容器中進行LEIS測試。本專利技術制備工藝簡單、成本低廉，適用于批量生產。為了形象的表現出涂層的自修復性能，本專利技術中采用局部電化學阻抗譜的技術(LEIS)對事先扎空的涂層進行局部阻抗測試，成功的展現出破損涂層的自修復過程。圖1a-圖1b為微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中浸泡200h后，涂層微孔區形貌變化。對比浸泡50小時和浸泡200小時微孔區形貌，可以清楚看到微孔面積減小，微孔愈合情況良好。結合圖2a-圖2d微孔涂層在3.5％NaCl水溶液中LEIS測試結果。可以看出隨著浸泡時間延長，微孔區阻抗模值逐漸增大，說明缺陷涂層隨時間的延長而愈合，表現出越來越好的防腐性能。圖3為添加0.1％Ce、0.2％Ce、0.3％Ce和無添加聚硅氧烷涂層在3.5％NaCI溶液中浸泡超過3000小時的電化學阻抗低頻阻抗圖譜。從圖中看出，在浸泡時間超過3000小時里，4種成分涂層的低頻阻抗模值均大于109，說明耐腐蝕性良好。并且4種成分涂層都隨著時間增加，先下降后上升，最后趨于穩定。在穩定區域，添加了0.3％Ce鹽的聚硅氧烷涂層低頻阻抗模值最高，說明稀土Ce鹽添加量越高，涂層耐腐蝕性越好。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法，其特征是：(1)將聚硅氧烷液體與過量Ce(NO

【技術特征摘要】
1.一種具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法，其特征是：(1)將聚硅氧烷液體與過量Ce(NO3)3·6H2O晶體在球磨罐中混合均勻后加入磨珠，在60-200℃的溫度下進行球磨處理；(2)將球磨后的漿料靜置，待不溶物沉淀后濾出，得到濾液；(3)將濾液與固化劑混合后，涂敷在基體表面，得到具有自修復功能的聚硅氧烷涂層。2.根據權利要求1所述的具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法，其特征是：聚硅氧烷液體與Ce(NO3)3·6H2O晶體的質量比為(100-200)：1。3.根據權利要求1或2所述的具有自修復功能聚硅氧烷涂層的制備方法，其特征是：球磨處理時球磨機轉速為100-600r/min，球磨時間為2-4h。4.根據權利要求1或2所述的具有自修...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邵亞薇，鄭宏鵬，王艷秋，師超，孟國哲，劉斌，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23