本發(fā)明屬于金屬表面涂層防護(hù)領(lǐng)域，涉及一種吸波導(dǎo)熱型超疏水防腐涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

1、在金屬表面涂層防護(hù)領(lǐng)域，科技的飛速進(jìn)步與工業(yè)應(yīng)用的不斷拓展，促使對涂層材料的功能性與性能要求愈發(fā)嚴(yán)苛。這些材料不僅需要抵御環(huán)境侵蝕，還須在極端條件下實現(xiàn)高效熱管理、電磁屏蔽以及卓越的防水防污功能。比如，在航空航天領(lǐng)域，高速飛行帶來的高溫、高速摩擦及強電磁輻射等極端條件，要求涂層材料必須兼?zhèn)鋬?yōu)異的導(dǎo)熱性以迅速散發(fā)熱量，高效的吸波性以減少雷達(dá)反射截面，以及超疏水性以防止高空環(huán)境中水珠的積聚，從而確保飛行器的安全與穩(wěn)定。而在電子通訊領(lǐng)域，隨著電子設(shè)備向更高集成度發(fā)展，電磁干擾和熱管理成為制約其性能的關(guān)鍵因素。

2、傳統(tǒng)涂層填料雖然在一定程度上能夠保護(hù)金屬基體免受腐蝕、磨損等環(huán)境因素的侵害，但在面對現(xiàn)代工業(yè)中日益復(fù)雜的多元化需求時，其局限性逐漸顯現(xiàn)。例如，石墨烯、碳納米管等導(dǎo)熱材料因其出色的熱傳導(dǎo)性能而被廣泛應(yīng)用于涂層填料中，極大地提升了涂層的熱管理效率。然而，這些材料在單獨使用時，其吸波性能卻難以滿足高性能需求，限制了其在電磁屏蔽等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用。同時，超疏水材料如氟化聚合物、納米結(jié)構(gòu)表面等雖然通過其獨特的表面特性有效減少了水分和污染物的附著，但往往犧牲了其他關(guān)鍵性能。因此，開發(fā)一種能夠同時兼顧導(dǎo)熱、吸波和超疏水特性的多功能涂層成為當(dāng)前研究的熱點。

3、中國專利《一種具有低熱膨脹系數(shù)的耐高溫吸波涂層及其制備方法》(申請?zhí)枺篶n202311453978.9，公開號：cn117363068a，公告日：2024.01.09)提供了一種具有低熱膨脹系數(shù)的耐高溫吸波涂層及其制備方法，該申請中的耐高溫吸波涂層具有低熱膨脹系數(shù)，能夠與低膨脹系數(shù)材料形成的基板實現(xiàn)良好地?zé)崞ヅ?，并且在高溫環(huán)境下退火以后仍然能夠?qū)﹄姶挪ㄟM(jìn)行有效吸收，提高了目標(biāo)在高溫環(huán)境中的吸波性能和使用壽命，但其功能性或適應(yīng)性相對單一，難以全面應(yīng)對復(fù)雜多變的環(huán)境條件。

4、中國專利《一種自清潔防水防腐粉末涂料及其制備方法》(申請?zhí)枺篶n202410853650.4，公開號：cn118440569a，公告日：2024.08.06)提供了一種自清潔防水防腐粉末涂料及其制備方法，該涂料由改性聚酯-環(huán)氧粉末涂料、納米活性粉料及分散劑組成，雖具備出色的抗腐蝕、高硬度、抗磨損及防水和自清潔性能，但性能覆蓋尚不全面，限制了其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。

5、中國專利《一種均質(zhì)柔性超疏水吸波涂層及其制備方法和應(yīng)用》(申請?zhí)枺篶n202310835078.4，公開號：cn116855120a，公告日：2023.10.10)公開了一種均質(zhì)柔性超疏水吸波涂層及其制備方法和應(yīng)用，通過有機無機雜化改性吸波材料，利用逆硫化反應(yīng)接枝硫自由基到吸波劑表面，同時，單體對其包裹，可以降低材料的介電性，改善阻抗失配。得到了具有一定的超疏水性與良好吸波性能的涂層。然而，高電磁損耗的材料往往也伴隨著較高的熱導(dǎo)率，過高的導(dǎo)熱性可能不利于熱量的局部積累和控制，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。

6、中國專利《一種高導(dǎo)熱涂層鋁箔及其制備工藝》(申請?zhí)枺篶n202410794297.7，公開號：cn118359981a，公告日：2015.11.18)公開了一種高導(dǎo)熱涂層鋁箔及其制備工藝，使用聚乙二醇為芯材，然后添加苯并三唑作為防腐蝕劑，然后以導(dǎo)熱性能優(yōu)異的鎢酸鉛為殼，制備了一種導(dǎo)熱、耐腐蝕的微膠囊，然后在微膠囊表面又包覆了一層二氧化硅，進(jìn)一步提高了微膠囊的防腐性能。但同樣存在性能不夠全面，應(yīng)用領(lǐng)域受限的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明有兩方面的目的，第一方面的目的在于提供一種吸波導(dǎo)熱型超疏水防腐涂層的制備方法，解決了現(xiàn)有涂層難以滿足同時具備高效吸波、優(yōu)異導(dǎo)熱性能及超疏水表面特性這一多元化、高性能需求的問題。本發(fā)明第二方面的目的在于提供一種具有吸波導(dǎo)熱型超疏水防腐涂層，以解決現(xiàn)有涂層電磁屏蔽效果差，導(dǎo)熱性能弱的問題。

2、本發(fā)明一種吸波導(dǎo)熱型超疏水防腐涂層的制備方法，具體按以下步驟實施：

3、步驟1，制備氮化硼納米片(bnns)

4、將氮化硼顆?；旌袭惐歼M(jìn)行球磨，然后使用超聲波細(xì)胞粉碎機超聲30min，再離心抽濾，去離子水和乙醇分別清洗三次，冷凍干燥6h后得到氮化硼納米片(bnns)。

5、步驟2，負(fù)載碳納米顆粒

6、將步驟1所得bnns與水溶性聚合物加入去離子水中水浴加熱攪拌，干燥后在氮氣氣氛下煅燒得到bnns/c復(fù)合材料。

7、步驟3，構(gòu)建三明治結(jié)構(gòu)bnns/c/sio2復(fù)合材料

8、將步驟2所得bnns/c復(fù)合材料超聲分散在無水乙醇和去離子水的混合溶液中，隨后依次加入n，n，n'，n'-四甲基-1，4-丁二胺(tmbdm)、正硅酸乙酯(teos)、六甲基二硅雜氮烷(hmds)，在室溫下攪拌進(jìn)行反應(yīng)，離心分離后乙醇加去離子水清洗三次，最后干燥得到三明治結(jié)構(gòu)1-bnns/c/sio2復(fù)合材料。

9、步驟4，制備多孔中空sio2包覆bnns/c復(fù)合材料

10、將步驟2所得bnns/c超聲分散在無水乙醇和去離子水的混合溶液中，隨后加入十六烷基三甲基溴化銨(ctab)和氨水?dāng)嚢杈鶆?；持續(xù)攪拌下加入間苯二酚反應(yīng)30min后滴加teos和甲醛，在室溫下攪拌進(jìn)行反應(yīng)；將反應(yīng)產(chǎn)物離心，無水乙醇和去離子水洗滌，干燥，并在馬弗爐中煅燒，得到多孔中空sio2包覆bnns/c復(fù)合材料(2-bnns/c/sio2)。

11、步驟5，制備吸波導(dǎo)熱型超疏水防腐涂層

12、將步驟3所得的1-bnns/c/sio2復(fù)合材料與步驟4所得的2-bnns/c/sio2復(fù)合材料按照一定質(zhì)量比與聚氨酯混合，通過攪拌機混合均勻后再超聲分散，重復(fù)上述攪拌和超聲分散多次；加入固化劑，攪拌均勻后涂抹在鋁板上，待完全固化后得到吸波導(dǎo)熱型超疏水防腐涂層。

13、本發(fā)明一種吸波導(dǎo)熱型超疏水防腐涂層，該涂層由聚氨酯基體和兩種不同結(jié)構(gòu)的bnns/c/sio2復(fù)合材料所組成，其中1-bnns/c/sio2復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為：bnns表面均勻負(fù)載碳納米顆粒，而后在其表面均勻生長sio2微球；2-bnns/c/sio2復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為：多孔中孔sio2微球?qū)⒕鶆蜇?fù)載碳納米顆粒的bnns包裹其中。

14、本發(fā)明的特點還在于，

15、其中步驟1中球磨球料比為80:1～100:1，劑料比為50:1～60:1，轉(zhuǎn)速為400r/min～500r/min，球磨時間為8h～12h；離心轉(zhuǎn)速為2000rpm～3000rpm，時間為15min～30min。

16、其中步驟2中bnns與水溶性聚合物的質(zhì)量比為1:5～1:10，水溶性聚合物與去離子水的質(zhì)量比為1:30～1:50，其中水溶性聚合物為聚乙烯醇、蔗糖、葡萄糖、殼聚糖等中的任意一種，攪拌溫度為80℃～90℃，攪拌時間為1h～2h，干燥溫度為80℃，干燥時間為8h～12h，煅燒參數(shù)為：升溫速率為3℃/min，煅燒溫度為800℃～1000℃，保溫2h～4h。

17、其中步驟3中bnns/c在無水乙醇與去離子水混合溶液中的濃度為0.01g/ml～0.02g/ml，無水乙醇與去離子水的體積比為3:1～6:1，tmbdm、hmds、teos與去離子水的體積比分別為1:80～1:20、1:10～1:30、1:1～1:3，反應(yīng)時間為4h～8h，離心轉(zhuǎn)速為2000rpm～3000rpm，離心時間為15min～30min，干燥溫度為60℃～80℃，干燥時間為6h～12h。

18、其中步驟4中bnns/c在無水乙醇與去離子水混合溶液中的濃度為0.01g/ml～0.02g/ml，無水乙醇與去離子水的體積比為1:2～1:4，bnns/c與ctab的質(zhì)量比為1:3～1:5，氨水與無水乙醇的體積比1:60～1:80，間苯二酚與ctab的質(zhì)量比為1:2～2:1，teos與無水乙醇的體積比為1:5～1:10，甲醛與無水乙醇的體積比為1:10～1:20，反應(yīng)時間為4h～6h，離心轉(zhuǎn)速為2000rpm～3000rpm，時間為15min～30min，干燥溫度為60℃～80℃，干燥時間為6h～12h，在馬弗爐中煅燒的參數(shù)為：升溫速率為5℃/min，溫度為550℃，保溫時間為4h～6h。

19、其中步驟5中1-bnns/c/sio2復(fù)合材料和2-bnns/c/sio2復(fù)合材料質(zhì)量比為1:5～1:1，兩種復(fù)合材料總質(zhì)量在聚氨酯中的填充率為10％～60％，攪拌機轉(zhuǎn)速為500rpm～800rpm，攪拌時間為20min～60min，超聲時間為15min～30min，重復(fù)次數(shù)為2～4次，其中固化劑為甲苯二異氰酸酯(tdi)、1,6-己二異氰酸酯(hdi)和異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)的三聚體中的一種，固化劑與1-bnns/c/sio2復(fù)合材料和2-bnns/c/sio2復(fù)合材料的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:500～1:1000，攪拌時間為1min～3min。

20、本發(fā)明的有益效果是：一種吸波導(dǎo)熱型超疏水防腐涂層的制備方法，能夠得到集高效吸波、優(yōu)異導(dǎo)熱及超疏水性能于一體的多功能復(fù)合涂層。碳納米顆粒緊密附著于bnns表面，構(gòu)筑高效導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，加速了電子遷移與極化，bnns作為阻抗匹配層，優(yōu)化電磁吸收。通過引入多孔sio2微球，不僅增大了比表面積，還利用其獨特孔隙實現(xiàn)了電磁波的有效散射與吸收。進(jìn)一步地，具有優(yōu)異熱導(dǎo)率的bnns與碳納米顆粒及sio2納米顆粒結(jié)合也構(gòu)建了高效的熱傳導(dǎo)路徑，同時sio2納米顆粒和多孔中空sio2結(jié)構(gòu)在涂層表面形成粗糙的微納米結(jié)構(gòu)，增加涂層表面的空氣層厚度，提升超疏水性能。故該涂層有望在電磁屏蔽、熱管理、防水防污等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，具有重要的實用價值和深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)社會意義。