一种聚硅氮烷基复合涂层及其制备方法和应用

本申请实施例涉及涂层制备，特别是涉及一种聚硅氮烷基复合涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、油气工业中用于输送各种介质的钢铁管道以其低成本和高安全性的特点，成为目前使用最多的一种液体运输方法。但这些管道通常都是深埋在地下，受土壤、地下水及杂电化学等因素的侵蚀，会对管道外壁造成破坏。不但造成经济损失，而且还会对环境造成污染。除了以上这些问题外，管道还必须能在沙漠、海洋这些具有极端温度的环境下提供长期性能。

2、为了解决这些难题，人们研究了几种防止管道外壁腐蚀的方法。如在管道外壁涂覆熔合环氧树脂、三层聚烯烃、沥青胶泥等涂料。但在实践中，这种预防措施费用昂贵，需要相当大的经济支持。所以急需要找到一种低成本且节能环保的保护性涂料，使得钢铁管道免受高温破坏和腐蚀。

3、环氧树脂涂层因为良好的耐腐蚀性、附着力和相对较低的成本，常常被用作金属结构的防腐膜。但是，纯环氧树脂涂层经常会遇到分解、起泡和分层这类耐久性差的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供一种聚硅氮烷基复合涂层及其制备方法和应用，该聚硅氮烷基复合涂层具有优异的耐腐蚀和耐高温性能，其中引入的聚硅氮烷(psz)，它是一类主链以si-n键为重复单元的无机聚合物；另外引入的二氧化硅气凝胶(sio2gel)是一种新型非晶材料，具有独特的三维网状结构，由于其低密度、高孔隙率的特点，能够提高涂层的耐开裂收缩和耐老化的性能，并且sio2gel能够吸水膨胀，能阻挡腐蚀性离子(cl-、h2o、o2等)的渗透，从而提升涂层的耐腐蚀性能，能够有效克服上述现有技术所存在的缺陷。

2、本申请实施例第一方面提供一种聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将聚硅氮烷添加到含有环氧树脂的有机溶剂中，其次加入聚醚胺，磁性搅拌混合均匀，然后加入二氧化硅气凝胶，超声处理，得到混合溶液；

4、(2)将所述混合溶液涂覆于基板上，然后常温条件下进行固化，得到聚硅氮烷基复合涂层。

5、在可以包括上述实施例的一些实施例中，所述基板采用钢板，所述钢板还包括如下预处理过程：

6、用800目砂纸对尺寸为5×5cm2钢板表面进行打磨，然后在超声波清洗机中用无水乙醇循环清洗，以去除表面残留的杂质，最后放入真空干燥箱中干燥3h，备用。

7、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(2)中，所述涂覆的过程为：将所述混合溶液以0.5mpa的压力在距离钢板上方15-30cm处均匀喷涂30s。

8、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(2)中，所述固化温度为60～100℃，所述固化时间为12～24h。

9、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(1)中，所述聚硅氮烷、环氧树脂、有机溶剂、聚醚胺和二氧化硅气凝胶的用量比为(0.9g-2.7g):(0.3g-2.1g):15ml:(0.1g-0.7g):0.1g。

10、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(1)中，所述磁性搅拌速度为350r/min，所述磁性搅拌时间为1h；或

11、所述超声时间为30min。

12、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(1)中，所述有机溶剂为乙酸乙酯；所述聚醚胺为聚醚胺d-230。

13、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(2)中，所述涂覆技术为滴铸、浸渍、喷涂、旋涂、刮涂中的至少一种。

14、本申请实施例第二方面还提供一种聚硅氮烷基复合涂层，采用上述的方法制得的聚硅氮烷基复合涂层。

15、本申请实施例第三方面还提供上述的聚硅氮烷基复合涂层在管道外壁上的应用。

16、本申请实施例与现有技术相比，具有如下有益效果：

17、1、本申请实施例聚硅氮烷基复合涂层的制备工艺简单、节能环保；

18、2、本申请实施例聚硅氮烷基复合涂层将有机树脂和无机颗粒相结合，具有更优异的防腐蚀效果和耐高温性能；

19、3、本申请实施例聚硅氮烷基复合涂层可以进一步制备成彩色涂层，拓宽应用领域。

技术特征：

1.一种聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，其特征在于，所述基板采用钢板，所述钢板还包括如下预处理过程：

3.根据权利要求2所述的聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述涂覆的过程为：将所述混合溶液以0.5mpa的压力在距离钢板上方15-30cm处均匀喷涂30s。

4.根据权利要求1所述的聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述固化温度为60～100℃，所述固化时间为12～24h。

5.根据权利要求1所述的聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚硅氮烷、环氧树脂、有机溶剂、聚醚胺和二氧化硅气凝胶的用量比为(0.9g-2.7g):(0.3g-2.1g):15ml:(0.1g-0.7g):0.1g。

6.根据权利要求1所述的聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述磁性搅拌速度为350r/min，所述磁性搅拌时间为1h；或

7.根据权利要求1所述的聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为乙酸乙酯；所述聚醚胺为聚醚胺d-230。

8.根据权利要求1所述的聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述涂覆技术为滴铸、浸渍、喷涂、旋涂、刮涂中的至少一种。

9.一种聚硅氮烷基复合涂层，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的方法制得的聚硅氮烷基复合涂层。

10.权利要求9所述的聚硅氮烷基复合涂层在管道外壁上的应用。

技术总结
本申请实施例涉及一种聚硅氮烷基复合涂层及其制备方法和应用，属于涂层制备技术领域。本申请实施例的聚硅氮烷基复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚硅氮烷添加到含有环氧树脂的有机溶剂中，其次加入聚醚胺，磁性搅拌混合均匀，然后加入二氧化硅气凝胶，超声处理，得到混合溶液；(2)将所述混合溶液喷涂于钢板上，然后常温条件下进行固化，得到聚硅氮烷基复合涂层。本申请实施例所提供的聚硅氮烷基复合涂层具有优异的耐腐蚀和耐高温性能。

技术研发人员：沈星,李长全,梁富豪,汪晶晶,欧军飞,王法军,李文,阿里达·阿米法兹力
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14