本发明专利技术公开了一种具有持久防腐耐磨性的超双疏涂层，解决了现有超双疏涂层持久性低的问题。该涂层分底层及表层，底层主要为环氧树脂，表层为改性的高分子聚合物PVDF，通过表层与底层之间的反应，将含氟高分子聚合物禁锢在涂层内部，由此涂层的氟含量提高；同时将不同粒径的粒子融入到涂层中，构建了较为精细的二元粗糙结构，提高了涂层的防腐耐磨性能，较高的氟含量及优异的防腐耐磨性能，为涂层超双疏性能的持久提供了保证，同时确保超双疏涂层的推广应用。
【技术实现步骤摘要】
一种具有持久防腐耐磨性的超双疏涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种在石油、化工行业中使用的超双疏涂层以及该涂层的制备方法。
技术介绍
超双疏管线涂层材料在石油、化工行业中具有广阔的应用前景。而现有超双疏涂层的制备由于存在原料价格昂贵、工艺技术复杂、耐磨性差、寿命短等问题，未能得到普遍的应用。如果超双疏管线涂层使用在腐蚀、多相流、摩擦磨损等较苛刻环境中，则要求超双疏管线涂层具有优异的耐磨性，经受得住长时间的腐蚀和摩擦磨损。现有的超疏涂层都难以达到这一目的。专利201310344505.5中介绍了一种水性环氧树脂及其超双疏涂层的制备方法，具体是利用水性环氧树脂具有的特殊结构P(A-r-B)，分别在A和B位置引入不同的单体，实现了超双疏涂层的制备。然而该涂层表面磨损后就不具有超双疏性质，因为涂层内部不具有超双疏的微结构，不适合长时间使用。专利201210012486.1中介绍了一种通过在纳米粒子表面接枝含氟低表面能物质制备含氟纳米微球，将制备的纳米微球添加到环氧树脂中制备出具有超双疏性能的表面。该专利制备的表面虽然具有超双疏性能，但是含氟纳米微球的制备工艺复杂，且要求纳米微米粒子表面必须含有活性基团（羟基、羧基、氨基等），需要含氟溶剂分散颗粒，局限性大，此外涂层表面磨损后易失去超双疏性质，难以实现长时间工程应用。专利201310628746.2报道了采用接枝办法将含氟化合物接枝到环氧树脂中，从而制备超双疏涂层。该涂层存在问题反应过程复杂，接枝率不高，环氧树脂分子的活性位是使用含氟化合物的二倍（一般改性接枝率<5%），而且由于对基体进行直接改性，导致树脂与基底之间结合力不高，从而直接影响涂层的综合性能，摩擦磨损条件下该涂层不具备长时间耐磨性能，难以长时间保持超双疏性质。虽然上述三个专利都采用了防腐性能良好的环氧树脂作为超双疏涂层的基材，但因为涂层表面的耐磨性能不够好，所以其防腐性能也没有发挥作用，导致超双疏涂层的各项性能都严重下降，最终影响其推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
中存在的问题，提供一种防腐耐磨性能优良、可长久保持超双疏性能的涂层。本专利技术的另一目的是提供上述涂层的制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种具有持久防腐耐磨性的超双疏涂层，所述涂层分为底层及表层，其中底层材料由以下重量分数比的原料组成：环氧树脂60-90份，无机纳米填料1-20份，固化剂6-9份，表面活性剂1-5份，有机溶剂60-100份，所述涂层表层材料由以下重量分数比的原料组成：改性高分子聚合物30-80份，无机纳米填料1-20份，有机氟填料10-50份，表面活性剂1-6份，有机溶剂60-100份；其中所述环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线性脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的一种或多种；所述的改性高分子聚合物，由聚偏氟乙烯在pH=12-14的强碱溶液中反应48小时后形成，反应后的聚偏氟乙烯（PVDF）由白色粉末变成褐色，密度为1.75~1.8g/cm3，熔点为168℃，疏水角由110°将至75°；所述无机纳米填料包括二氧化钛晶须、钛酸钾晶须、纳米纤维素晶须、纳米炭黑、纳米/微米二氧化硅、石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维中的一种或几种，上述纳米填料粒子的粒径在20nm-30um之间；所述的有机氟填料包括低表面能高分子聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟硅氧烷树脂中的一种或多种，上述有机氟填料的粒径为1000-2000目之间；所述固化剂为脂肪族二胺和多胺的一种或多种的混合；所述表面活性剂为硅烷偶联剂，聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合；所述有机溶剂为乙醇，乙酸乙酯，二甲基甲酰胺中的一种或多种的混合。所述底层材料可以优选为由以下重量分数比的原料组成：环氧树脂60-70份，无机纳米填料1-10份，固化剂6-7份，表面活性剂1-5份，有机溶剂60份。所述底层材料可以优选为由以下重量分数比的原料组成：环氧树脂70-80份，无机纳米填料10-20份，固化剂7-8份，表面活性剂1-5份，有机溶剂80份。所述底层材料可以优选为由以下重量分数比的原料组成：环氧树脂80-90份，无机纳米填料15-20份，固化剂8-9份，表面活性剂1-5份，有机溶剂100份。所述表层材料可以优选为由以下重量分数比的原料组成：改性高分子聚合物30-50份，无机纳米填料5-15份，有机氟填料30-40份，表面活性剂3-5份，有机溶剂60份。所述表层材料可以优选为由以下重量分数比的原料组成：改性高分子聚合物40-65份，无机纳米填料10-20份，有机氟填料20-35份，表面活性剂2-6份，有机溶剂80份。所述表层材料可以优选为由以下重量分数比的原料组成：改性高分子聚合物50-80份，无机纳米填料1-15份，有机氟填料25-50份，表面活性剂1-4份，有机溶剂100份。持久防腐耐磨的超双疏涂涂层的制备方法：（1）对金属管道表面除油、除污，预处理标准达到Sa1-Sa3级；（2）涂层底层的制备：将环氧树脂和无机纳米填料加入到有机溶剂中，待分散均匀后，向其中加入固化剂和表面活性剂，继续分散均匀后即制得超双疏涂层的底层材料；在金属管道上喷涂底层材料，将喷涂后的金属管线以2-6℃/min的升温速率升温至60-80℃，并在60-80℃温度下保温20-30min，获得超双疏涂层的底层；（3）涂层表层的制备：将改性PVDF高分子聚合物、有机氟填料、无机纳米填料加入有机溶剂中，待分散均匀后，向其中加入表面活性剂，继续分散均匀后即制得超双疏涂层的表层材料；在步骤（2）制备的管线底层上继续喷涂表层材料，将喷涂后的金属管线以2-6℃/min升温速率升温至170-280℃，并在170-280℃温度下保温60-120min，降温后获得整个超双疏涂层。本专利技术技术方案的原理说明：1、本专利技术改变了传统的以小分子改性小分子或以小分子改性大分子的思想，创新性的利用高分子聚合物改性高分子聚合物。具体的是利用改性的高分子聚合物PVDF对环氧树脂大分子进行改性，其中改性的高分子聚合物PVDF的改性机理是：环氧树脂与改性聚偏氟乙烯（PVDF）的反应机理是：由上述反应机理可以看出，通过表层与底层之间发生反应，成功的将含氟高分子聚合物禁锢在涂层内部，提高了制备涂层的含氟量，由此涂层的氟含量提升到了15%-30%；由于具有较高的氟含量，使得涂层在被磨损后涂层内部仍保持足够的氟含量，可保持涂层长久的超双疏性能；还有就是，这种化学改性方法将塑性聚合物（PVDF）与脆性环氧树脂进行了化学反应结合，克服了单一聚合物的不足，涂层不仅具有优异的抗腐蚀和耐磨性能，还大幅提升了涂层的抗冲击及耐高压性能，使得涂层在具有长久超双疏性能的基础上，还提高了涂层的综合性能；2、本专利技术将不同粒径的粒子融入到涂层中，构建了较为精细的二元粗糙结构，喷涂后经两段式热处理方法在涂层内部形成了多级纳微结构，提高了涂层的防腐耐磨性能，延长了涂层的使用寿命；3、本专利技术采用两段式热处理方法，可以有效地使多层喷涂过程中底层内部残留气体的排出，避免制备的涂层在高温条件下由于内部残留空气膨胀引起涂层粘附力和机械性能下降。专利技术效果：1、由于水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有持久防腐耐磨性的超双疏涂层，所述涂层分为底层及表层，其中底层材料由以下重量分数比的原料组成：环氧树脂60‑90份，无机纳米填料1‑20份，固化剂6‑9份，表面活性剂1‑5份，有机溶剂60‑100份，所述涂层表层材料由以下重量分数比的原料组成：改性高分子聚合物30‑80份，无机纳米填料1‑20份，有机氟填料10‑50份，表面活性剂1‑6份，有机溶剂60‑100份；所述环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线性脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的一种或多种；所述改性高分子聚合物，由聚偏氟乙烯在pH=12‑14的强碱溶液中反应48小时后形成，反应后的聚偏氟乙烯由白色粉末变成褐色，密度为1.75~1.8g/cm3，熔点为168℃，疏水角由110°将至75°；所述无机纳米填料包括二氧化钛晶须、钛酸钾晶须、纳米纤维素晶须、纳米炭黑、纳米/微米二氧化硅、石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维中的一种或几种，上述纳米填料粒子的粒径在20 nm‑30 um之间；所述的有机氟填料包括低表面能高分子聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、全氟硅氧烷树脂中的一种或多种，上述有机氟填料的粒径为1000 ‑2000 目之间；所述固化剂为脂肪族二胺和多胺的一种或多种的混合；所述表面活性剂为硅烷偶联剂，聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合；所述有机溶剂为乙醇，乙酸乙酯，二甲基甲酰胺中的一种或多种的混合。...
【技术特征摘要】
1.一种具有持久防腐耐磨性的超双疏涂层，所述涂层分为底层及表层，其中底层材料由以下重量份数的原料组成：环氧树脂60-90份，无机纳米填料1-20份，固化剂6-9份，表面活性剂1-5份，有机溶剂60-100份，所述涂层表层材料由以下重量份数的原料组成：改性高分子聚合物30-80份，无机纳米填料1-20份，有机氟填料10-50份，表面活性剂1-6份，有机溶剂60-100份；所述环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线性脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的一种或多种；所述改性高分子聚合物，由聚偏氟乙烯在pH=12-14的强碱溶液中反应48小时后形成，反应后的聚偏氟乙烯由白色粉末变成褐色，密度为1.75~1.8g/cm3，熔点为168℃，疏水角由110°降至75°；所述无机纳米填料包括二氧化钛晶须、钛酸钾晶须、纳米纤维素晶须、纳米炭黑、纳米/微米二氧化硅、石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维中的一种或几种，上述纳米填料粒子的粒径在20nm-30μm之间；所述的有机氟填料包括低表面能高分子聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、全氟硅氧烷树脂中的一种或多种，上述有机氟填料的粒径为1000-2000目之间；所述固化剂为脂肪族多胺的一种或多种的混合；所述表面活性剂为硅烷偶联剂，聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种的混合；所述有机溶剂为乙醇，乙酸乙酯，二甲基甲酰胺中的一种或多种的混合。2.根据权利要求1所述的具有持久防腐耐磨性的超双疏涂层，其特征在于：所述底层材料由以下重量份数的原料组成：环氧树脂60-70份，无机纳米填料1-10份，固化剂6-7份，表面活性剂1-5份，有机溶剂60份。3.根据权利要求1所述的具有持久防腐耐磨性的超双疏涂层，其特征在于：所述底层材料由以下重量份数的原料组成：环氧树脂70-80份，无机纳米填料10-20份，固化剂7-8份，表面活性剂1-5份，有机溶剂80份。4.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪怀远，刘战剑，袁瑞霞，朱艳吉，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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