【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于腐蚀与防护涂层，具体涉及一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法。
技术介绍
1、海洋各类资源的开发和利用是助力国家海洋经济高速发展的基石，其中海工装备和船舶长效、稳定服役是海洋资源开发的保障。以南海环境为例，海工装备长期在高盐，高湿，高温和强紫外辐照的严苛环境下服役，腐蚀及其耦合损伤是造成其寿命缩减、引发安全事故的最主要因素之一。实践证明，有机涂层是保护海洋工程设备，延长其使用寿命的最重要技术之一。其中水性环氧涂层环保且具有优异的耐蚀性，在海工装备的防护中得到了广泛应用。然而，在固化和服役过程中，涂层会产生孔洞和裂纹。同时在强烈的阳光照射环境下，紫外线辐射会通过光氧化反应破坏涂层的内部结构，显著加速涂层老化。在这种情况下，腐蚀介质的渗透会加速金属性能劣化，进而缩短设备使用服役寿命。因此，如何在减少涂层内部缺陷的同时提升其抗紫外老化性能，进而延长海工装备的使役寿命是目前腐蚀与防护领域技术人员亟待解决的科学技术问题。
2、针对环氧涂层抗紫外老化性能不足的问题，现有解决办法通常是将抗紫外老化剂直接加入涂层树脂中。但并不是所有的抗紫外老化剂都能与环氧树脂呈现出良好的相容性，因此直接添加抗紫外老化剂可能会破坏涂层内部结构完整性，导致涂层的综合防护性能下降。其中，二维片材被广泛用来减少涂层内部缺陷，阻隔腐蚀介质渗透。但大部分二维片材属无机物，掺入有机树脂内部不兼容，存在填料/树脂界面薄弱区域，且不具备提升涂层抗紫外老化性能。因此，如果能同时提升填料与树脂的相容性以及涂层的抗紫外老化性能，有望能够在极大程度上延长涂层
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，利用该方法制得的环氧涂层能够极大程度上改善填料与树脂间的相容性，减少涂层内部缺陷，提升涂层的抗紫外老化性能和长效耐蚀性，在海工装备腐蚀与防护领域具有重要的应用前景。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：
4、s1、制备金属有机框架负载抗紫外老化剂修饰的二维片材复合材料：
5、s11、将二维片材分散在水中，再加入金属盐和有机配体，搅拌成黄色浊液后分离收集黄色固体，经洗涤、干燥后得到黄色粉末状金属有机框架修饰的二维片层纳米材料；
6、s12、将s11的二维片层纳米材料分散在溶剂中，再加入抗紫外老化剂，经真空负载后分离收集淡黄色固体，再经洗涤、干燥后得到淡黄色粉末状金属有机框架负载抗紫外老化剂修饰的二维片材复合材料；
7、s2、复合材料改性环氧树脂：将环氧树脂乳液，步骤s1制备的二维片材复合材料和稀释剂混匀，再加入固化剂，继续混匀后得到改性环氧树脂；
8、s3、涂覆涂层：将步骤s2得到的改性环氧树脂涂覆在金属基材表面，经干燥固化后，即在金属基体表面得到了抗紫外长耐蚀复合环氧涂层(即金属有机框架负载抗紫外老化剂修饰的二维片材复合材料改性环氧涂层)。
9、金属有机框架是由金属离子和有机配体在一定条件下通过化学配位形成的具有多孔性拓扑结构的晶体材料。本专利技术通过二维片材、金属盐、有机配体和抗紫外老化剂制备金属有机框架负载抗紫外老化剂修饰的二维片材复合材料，其中二维片材源自工业化制备，质量可靠；有机配体具有多样化的优点，通过改变有机配体的种类和添加量可实现对金属有机框架大小，数量和孔径的调控。如含苯环的有机配体空间位阻大，所以制备的金属有机框架尺寸更大，孔隙率更多，可以增加抗紫外老化剂的负载量。将其作为填料加入环氧树脂中，可以提升二维片材与环氧树脂的相容性，增强涂层的物理阻隔性能，进而减少涂层内部缺陷，提升其抗紫外老化性能。同时，由于复合材料中金属有机框架的有机配体含有咪唑环和羧基/氨基，从而增加了复合材料和环氧树脂的相容性，并提高复合材料的分散性，填补涂层固化过程中的孔隙，提升涂层的致密性和交联密度，延长腐蚀介质到达金属表面的时间，最终增加涂层的长效耐蚀性。
10、优选地，s11所述二维片材包括石墨烯，氧化石墨烯，还原氧化石墨烯，六方氮化硼，黑磷片，过渡金属硫化物中的至少一种。
11、优选地，s11所述金属盐为硝酸铈，氯化铈，硫酸铈，硝酸铈铵或醋酸铈的至少一种。
12、优选地，s11所述有机配体为丁炔二酸，咪唑，2-甲基咪唑，苯并咪唑，2-氨基苯并咪唑，对苯二甲酸，2-氨基对苯二甲酸的至少一种。
13、优选地，s12所述抗紫外老化剂为苯并三氮唑，水杨酸苯酯，2,2,6,6-四甲基哌啶和3-[3-(2-h-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸-聚乙二醇300酯(uv-1130)中的至少一种。
14、优选地，s1所述二维片材、金属盐与有机配体的质量比为0.1～0.5:1～3:0.5～2，金属有机框架修饰的二维片层纳米材料与抗紫外老化剂的质量比为0.1:0.1～1。
15、通过调节二维片材以及金属盐与有机配体的质量比，可以控制金属有机框架对二维片材的覆盖率，还能控制金属有机框架的大小和数量，进而提升复合材料在环氧树脂中的分散性。同时，通过改变抗紫外老化剂的加入量，可以提升复合材料中抗紫外老化剂的负载量，进而增强涂层的抗紫外老化性能。在上述质量比下，可以实现金属有机框架对二维片材表面的全覆盖，保证金属有机框架的尺寸在100～2000nm，抗紫外老化剂的负载量达到10～30wt.％。
16、优选地，s12所述真空负载的时间为10～24h。
17、优选地，s2所述环氧乳液、二维片材复合材料和稀释剂的质量比为12:0.12～2.4:2～12。
18、优选地，s3在金属基体表面得到的抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的厚度为30～200μm。
19、优选地，s2所述的稀释剂为无水乙醇和去离子水的混合物，且乙醇和去离子水的质量比为1:5。
20、稀释剂的引入可以提升填料在树脂中的分散性，还可以降低涂层的粘性，更利于涂层的涂覆和流平。
21、优选地，s2所述的固化剂为二乙烯三胺或三乙烯四胺等。
22、根据涂料供应商给出的经验值参考，固化剂的用量为环氧乳液的50％。但在实际施工过程中，会对涂层进行适度稀释，为保证环氧树脂固化完全，固化剂剂量会过量10～20wt.％。本专利技术采用的固化剂可以室温固化，因此增加了涂层的可操作性。
23、优选地，s3所述的金属基材为碳钢，铝合金，钛合金，镁合金和铜合金中的一种。
24、优选地，s3所述的干燥固化温度为25℃～60℃，固化时间为24h～72h。
25、本专利技术第二方面提供了采用第一方面所述制备方法制得的抗紫外长耐蚀复合环氧涂层。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
27、虽然二维片材能够通过大比表面积，抗渗透和“迷宫效应”提升涂层的物理阻隔性能，但片材与树脂界面相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，S11所述二维片材包括石墨烯，氧化石墨烯，还原氧化石墨烯，六方氮化硼，黑磷片，过渡金属硫化物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，S11所述金属盐为硝酸铈，氯化铈，硫酸铈，硝酸铈铵或醋酸铈的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，S11所述有机配体为丁炔二酸，咪唑，2-甲基咪唑，苯并咪唑，2-氨基苯并咪唑，对苯二甲酸，2-氨基对苯二甲酸的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，S12所述抗紫外老化剂为苯并三氮唑，水杨酸苯酯，2,2,6,6-四甲基哌啶和3-[3-(2-H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸-聚乙二醇300酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于
7.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，S12所述真空负载的时间为10～24h。
8.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，S2所述环氧乳液、二维片材复合材料和稀释剂的质量比为12:0.12～2.4:2～12。
9.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，S3在金属基体表面得到的抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的厚度为30～200μm。
10.采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的抗紫外长耐蚀复合环氧涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，s11所述二维片材包括石墨烯，氧化石墨烯，还原氧化石墨烯，六方氮化硼，黑磷片，过渡金属硫化物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，s11所述金属盐为硝酸铈，氯化铈，硫酸铈，硝酸铈铵或醋酸铈的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，s11所述有机配体为丁炔二酸，咪唑，2-甲基咪唑，苯并咪唑，2-氨基苯并咪唑，对苯二甲酸，2-氨基对苯二甲酸的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种抗紫外长耐蚀复合环氧涂层的制备方法，其特征在于，s12所述抗紫外老化剂为苯并三氮唑，水杨酸苯酯，2,2,6,6-四甲基哌啶和3-[3-(2-h-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹发和，李昊，伍廉奎，郑润超，陈朝旭，胡会松，
申请(专利权)人：中山大学·深圳，
类型：发明
国别省市：
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