具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明提供了一种改性绢云母-环氧树脂复合涂料，该复合涂料包括质量配比如下的组分：环氧树脂10～15份，改性绢云母1～15份，去离子水70～89份，所述环氧树脂为水基阴极环氧树脂电泳乳液，所述改性绢云母为经过KH550修饰后的改性绢云母。

进一步地，所述环氧树脂的固含量为36％。且由于采用的环氧树脂为水性环氧树脂，绿色环保，相比于有机溶剂减少了环境污染。

第二方面，本发明还提供了一种改性绢云母-环氧树脂复合涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤S10，将磨碎的天然绢云母在空气中加热后，并随炉冷却以得到活化后的绢云母粉末；

具体的，本步骤中，加热温度为800℃，加热时间为1h。

步骤S11，将活化后的绢云母粉末和硝酸按照第一预设比例混合后，进行加热搅拌过滤，并采用去离子水对过滤物进行洗涤至中性，然后干燥以得到酸化后的绢云母；

需要说明的是，本步骤中，进行洗涤的目的是去除多余的硝酸。具体的，第一预设比例为1：40～45，HNO₃浓度为5.0mol/L，加热温度为95℃，搅拌时间为5h，去离子水的温度为80℃，干燥温度为80℃。

步骤S12，将酸化后的绢云母和饱和NaCl溶液按照第二预设比例混合后，进行加热搅拌过滤，并采用去离子水对过滤物进行洗涤，然后干燥以得到钠化后的绢云母；

需要说明的是，本步骤中，进行洗涤的目的是为了去除多余的NaCl(加入 AgNO₃不产生沉淀)。具体的，第三预设比例为1：40～45，加热温度为95℃，搅拌时间为3h，去离子水的温度为80℃，干燥温度为80℃。

步骤S13，将钠化后的绢云母、溴化十六烷基三甲铵、去离子水按照第三预设比例混合后，进行加热搅拌，并采用去离子水洗及干燥，以得到插层处理后的绢云母；

需要说明的是，本步骤中，进行洗涤的目的是去除多余的溴化十六烷基三甲铵(加入AgNO₃不产生沉淀)。具体的，第三预设比例为1.5：4.6：150，搅拌温度为80℃，搅拌时间为24h，去离子水的温度为80℃，干燥温度为80℃。

请参阅图2，采用透射电镜对插层处理后的绢云母进行制作TEM图，从图中可观察到明显的片层间距，说明插层处理后的绢云母片层间距增大，且由原本的多层结构成功解离为双层结构。

步骤S14，将插层处理后的绢云母溶于去离子水中，进行磁力搅拌及超声以到剥离的绢云母悬浮液，并将分散好的绢云母悬浮液稀释到乙醇中，添加KH550 后进行回流并连续搅拌以得到混合液，随后对混合液分别用水和乙醇洗涤干燥多次，再进行加热干燥以得到经过KH550修饰后的改性绢云母的悬浮液；

需要说明的是，本步骤中，进行洗涤的目的是除去残余的硅烷。具体的，超声时间为2～6h，悬浮液中绢云母的质量浓度为1g/mL；去离子水、KH550和乙醇之间的比例为1：1：15，回流温度为80℃，连续搅拌时间为5～8h，洗涤干燥至少三次，干燥温度为80℃，干燥时间为24h。

步骤S15，将改性绢云母的悬浮液和环氧树脂电泳乳液混合后，进行搅拌、超声和真空除泡，以得到改性绢云母-环氧树脂的复合涂料。

具体的，本步骤中，超声时间为0.5～1h，真空除泡时间为10min。

第三方面，本发明还提供了一种改性绢云母-环氧树脂复合涂料制备复合涂层的方法，该方法包括以下步骤：

步骤S20，将制备的改性绢云母-环氧树脂复合涂料并置于容器中；

步骤S21，将表面进行逐级打磨抛光并清洗风干后的基材作为阴极浸入复合涂料中，与浸入复合涂料中的阳极之间形成回路，在外加电压作用下进行电泳沉积处理，以在所述基材的表面形成改性绢云母-环氧树脂复合涂层样品；

需要说明的是，本步骤中，所述基材采用碳素钢、合金钢、钛合金、铝合金或镁合金当中的一种制成，所述阳极材料采用铂片或铜片制成。

进一步地，在步骤S21中，电泳沉积采用恒压模式，外加电压为20～100V，沉积温度为室温，时间5～30min。

进一步地，在步骤S21中，将表面进行逐级打磨抛光并清洗风干的步骤，具体包括；

采用400#、1200#和2000#的SiC砂纸对基材进行逐级打磨抛光；

将抛光后的基材用去离子水和乙醇进行超声波清洗15min；

将清洗后的基材在空气中进行风干。

步骤S22，采用离子水清洗含有改性绢云母-环氧树脂复合涂层样品的基体后，进行高温固化，以在所述基材的表面形成改性绢云母-环氧树脂复合涂层。

需要说明的是，本步骤中，进行洗涤的目的是洗去复合涂层样品表面残余的电泳乳液。具体的，高温固化温度为150℃，时间为30～90min，绢云母片层呈平行状紧密排列于环氧树脂中。

综上，本发明具有以下优点：

第一，本发明制备的复合涂层中，溴化十六烷基三甲铵的引入，通过插层作用改善了绢云母的层间距，使得绢云母在机械作用下极易分散成单片层结构，从而促进绢云母的单片层在复合涂层中的分散和规律排布；

第二，本发明制备的复合涂层中，改性绢云母片层的引入可以弥补环氧树脂涂层结构中的缺陷，同时改性绢云母的二维片层结构与环氧树脂通过化学键合交联，在复合涂层中形成物理阻隔层，阻止腐蚀介质和氧气的渗透(如图3所示)，从而提高复合涂层的力学性能、耐腐蚀性能和阻燃性能，使得本发明制备的复合涂层有望在航空、航天、机械、汽车、医疗、电子等领域得到广泛的应用；

第三，本发明的溶剂采用水性环氧树脂，绿色环保，相比于有机溶剂减少了环境污染；

第四，本发明的制备方法简单，无需复杂设备，而且我国绢云母储量巨大，广泛易得，成本低，适合于工业化生产。

下面以具体的实施例对本发明进行阐述。

各实施例中，使用的绢云母原料为800目绢云母粉，环氧树脂为水基阴极环氧树脂电泳乳液，且固含量36％。

实施例1：

本实例中采用如图1所示的电泳装置，在2024铝合金表面通过电泳沉积制备改性绢云母-环氧树脂复合涂层，按以下步骤实施：

步骤一：绢云母的插层分离

将20g磨碎的绢云母在800℃下在空气中加热1h，并随炉冷却。退火后将云母粉和硝酸按照1：45的比例混合，其中HNO₃浓度为5.0mol/L，在95℃下搅拌5h，过滤并用80℃的去离子水洗涤几次至中性，然后在80℃干燥。将酸化后绢云母和饱和NaCl溶液按照1：45的比例混合，在95℃下搅拌3h，过滤并用80℃的去离子水洗涤数次以去除多余的NaCl(加入AgNO₃不产生沉淀)，然后在80℃下干燥。随后，将钠化后绢云母、溴化十六烷基三甲铵、去离子水按照1.5：4.6：150的比例混合，在80℃搅拌24h，并用80℃的去离子水洗涤数次以去除多余的溴化十六烷基三甲铵(加入AgNO₃不产生沉淀)，然后在80℃下干燥。

步骤二：改性绢云母的制备

将插层后绢云母溶于去离子水中，磁力搅拌并超声2h得到剥离的绢云母悬浮液，悬浮液中绢云母质量浓度为1g/mL；将分散好的上述悬浮液稀释到乙醇中，并添加KH550，其中，去离子水、KH550、乙醇比例为1：1：15。在80℃下回流并连续搅拌5h，随后分别用水和乙醇、洗涤干燥的材料三遍，以除去残余的硅烷。在80℃下干燥24h，得到KH550改性绢云母。

步骤三：改性绢云母-环氧树脂复合涂料的制备

在250mL烧杯中加入2g制备好的KH550改性绢云母，再将所制备的KH550 改性绢云母分散于52.5ml去离子水中，在室温下以3000rmp的转速搅拌并超声 1h后，得到KH550改性绢云母悬浮液，最后加入37.5g环氧树脂，与KH550改性绢云母悬浮液混合，在室温下以3000rmp的转速搅拌并超声0.5h，然后真空脱泡10min，得到改性绢云母-环氧树脂复合涂料。

步骤四：基材前处理

基体材料为2024铝合金(40mm×20mm×1.5mm)。在涂层沉积之前，采用 400#、1200#和2000#的SiC砂纸对基材进行逐级打磨抛光，将抛光后的基材用去离子水和乙醇进行超声波清洗15min；并在空气中干燥。抛光处理后的铝片与导线连接。除暴露于空气中的10mm×10mm表面积外，所有金属部件均密封浸泡在复合涂料中。

步骤五：电泳沉积改性绢云母-环氧树脂复合涂层

选用铂片电极做阳极，2024铝合金作为阴极，外接电源，在恒压模式60V 电压下通过电泳沉积涂层5分钟。去离子水冲洗涂层样品几次，去除表面残留的乳液。最后在150℃下干燥30min以获得改性绢云母-环氧树脂复合涂层。

请参阅图4，分别对溴化十六烷基三甲铵改性后绢云母、KH550改性后绢云母制备FT-IR图。由图可知，对比绢云母，采用溴化十六烷基三甲铵对绢云母进行插层处理后，CTAB-绢云母在2918cm^-1和2849cm^-1处出现了两个新的谱带，它们归属于-CH₂不对称和对称拉伸振动，是CTAB的特征峰，说明插层成功；对比CTAB-绢云母，KH550处理后，KH550-绢云母在3440cm^-1处出现的吸收带较之前有所增强，与-OH拉伸和弯曲频率有关，说明改性成功；且1025cm^-1是 Si-O-Si伸缩振动特征峰，此处的吸收峰明显变宽说明插层后绢云母表面剩余的 -OH与硅烷水解后的Si-OH发生反应，生成Si-O-Si共价键，说明KH550成功地接枝到绢云母的表面羟基上。

请参阅图5(a)，将本实施例中制备的改性绢云母-环氧树脂复合涂层和纯环氧树脂涂层，分别在3.5wt％NaCl溶液中浸泡1周后，制备Nyquist图，由图可知，改性绢云母-环氧树脂复合涂层的阻抗弧较纯环氧树脂涂层明显增大。

请参阅图5(b)，将本实施例中制备的改性绢云母-环氧树脂复合涂层和纯环氧树脂涂层，分别在3.5wt％NaCl溶液中浸泡1周后，制备bode阻抗图，由图可知，改性绢云母-环氧树脂复合涂层的阻抗值较纯环氧树脂涂层，提升了一个数量级。

进一步地，采用zeta电位和粒径分析仪分别对溴化十六烷基三甲铵改性后绢云母、KH550改性后绢云母进行分析，并与未经任何处理的绢云母进行对比，结果如表格1所示。

表格1溴化十六烷基三甲铵、KH550改性后绢云母的zeta电位和粒径分析

由表格1可知，绢云母经溴化十六烷基三甲铵改性后，片层直径明显减小，说明片层得到了有效解离，此时片层表面带负电；绢云母经KH550改性后，片层直径又有了进一步减小，同时片层表面电性为正电，这表明绢云母片层的分散性有所提升，且易于与环氧树脂发生偶联。

实施例2：

本实例中采用图1所示的电泳装置，在2024铝合金表面通过电泳沉积制备改性绢云母-环氧树脂复合涂层，按以下步骤实施：

本实施例中，在步骤三：改性绢云母-环氧树脂复合涂料的制备过程中，

在250mL烧杯中加入0.5g制备好的KH550改性绢云母，再将所制备的绢云母分散于61.5ml去离子水中，在室温下以3000rmp的转速搅拌并超声1h后，得到KH550改性绢云母悬浮液，最后加入37.5g环氧树脂，与绢云母悬浮液混合，在室温下以3000rmp的转速搅拌并超声0.5h，然后真空脱泡10min，得到绢云母-环氧树脂复合涂料。其他与具体实施例1相同。

本实施例中，绢云母掺杂量较少，涂层表面有少量针孔，涂层防腐蚀效果没有实施例1好，但对比纯环氧树脂涂层防腐蚀效果仍有一定程度增强。

实施例3：

本实例中采用图1所示的电泳装置，在304不锈钢表面通过电泳沉积制备改性绢云母-环氧树脂复合涂层，按以下步骤实施：

本实施例中，步骤三：改性绢云母-环氧树脂复合涂料的制备过程中，

在250mL烧杯中加入5g制备好的KH550改性绢云母，再将所制备的绢云母分散于52.5ml去离子水中，在室温下以3000rmp的转速搅拌并超声1h后，得到KH550改性绢云母悬浮液，最后加入37.5g环氧树脂，与绢云母悬浮液混合，在室温下以3000rmp的转速搅拌并超声0.5h，然后真空脱泡10min，得到绢云母-环氧树脂复合涂料。

步骤四：基材前处理的制备过程中，

基体材料为304不锈钢(Φ15mm×1mm)。在涂层沉积之前，采用400#、 1200#和2000#的SiC砂纸对基材进行逐级打磨抛光，将抛光后的基材用去离子水和丙酮进行超声波清洗15min；并在空气中干燥。抛光处理后的铝片与导线连接。除暴露于空气中的10mm×10mm表面积外，所有金属部件均密封在复合涂料中。

步骤五：电泳沉积改性绢云母-环氧树脂复合涂层的制备过程中，

选用铂片电极做阳极，304不锈钢作为阴极，外接电源，在恒压模式50V 电压下通过电泳沉积涂层5分钟。去离子水冲洗涂层样品几次，去除表面残留的乳液。最后在150℃下干燥30min以获得改性绢云母-环氧复合涂层。

其他与具体实施例1相同。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。