[發明專利]一種納米金屬防腐涂層材料及其制備和應用

無效

• 申請號: 201310075589.7
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103146235A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 林和春;段純鋼;褚君浩
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: C09D1/02
• 分類號: C09D1/02;C09D7/12;C09D5/08
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

本發明涉及防腐材料技術領域，具體涉及一種納米金屬防腐涂層材料及其制備方法和應用。?

背景技術

金屬的腐蝕遍及國民經濟各個領域，給國民經濟帶來了巨大的損大。長期以來，人們一直采用各種技術對金屬進行保護，常用方法是在金屬表面涂覆防腐蝕涂層，以隔絕腐蝕介質與金屬基體。常用的防腐涂料有：環氧樹脂涂料、聚胺酯涂料、磷片樹脂涂料、無機富鋅涂料等，這些涂料采用有機聚合物為基材，具有膜層固化時間短、固化溫度低、施工方便等優點，被廣泛用于建筑、橋梁、船舶等金屬表面的防腐。但由于這些防腐涂層采用有機聚合物為基材，不適合在高溫或高腐蝕環境中使用。近年來基于玻璃陶瓷的防腐材料受到了廣泛的關注，玻璃陶瓷材料可以通過高溫燒結方法合成，例如，高溫燒結方法將一定比例的二氧化硅、氧化鋅、三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦等金屬氧化物進行復合(J.Mater.Sci.2011，46，1975-2000)，通過高溫燒結得到玻璃陶瓷，然后通過粉碎、研磨得到微米或納米級的顆粒，與水或其它溶劑進行復合得到防腐涂料，但此方法合成工藝復雜、生產成本高。近來，黃月文報道了基于納米雜化有機硅溶膠的金屬防腐涂層(《電鍍與涂飾》，2008，27，43-46)，以四乙氧基硅烷與一些有機硅氟烷為原料，通過溶膠-凝膠法，在催化劑和加熱條件下制備出醇基納米雜化有機硅溶膠，但該方法由于硅溶膠的自身缺陷，其膜層的耐高溫腐蝕性能差。?

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明提出一種納米金屬防腐涂層復合材料及其制備方法，既簡化金屬防腐涂料的生產工藝和生產成本，又得到耐久性能良好的金屬防腐涂層。?

本發明公開了一種納米金屬防腐涂層復合材料，其組成成分包括：水玻璃膠體溶液、納米金屬氧化物顆粒。優選地，本發明納米金屬防腐涂層復合材料中，組分水玻璃膠體溶液的含量為15-65％，組分納米金屬氧化物顆粒的含量為2-25％。進一步優選地，組分水玻璃膠體溶液的用量為25-40％，組分納米金屬氧化物顆粒的用量為3-10％。本發明納米金屬防腐涂層復合材料還包括水。?

本發明納米金屬防腐涂層復合材料中，所述水玻璃與所述納米金屬氧化物顆粒之間形成?交織結構。?

本發明還公開了納米金屬防腐涂層復合材料的制備方法，將堿加入到硅烷中，采用溶膠-凝膠法合成水玻璃膠體溶液，加入金屬納米氧化物顆粒，復合后得到納米金屬防腐涂層復合涂料。其中，可以將納米金屬氧化物顆粒分散在有機溶液中，然后將該溶液加入至前述水玻璃膠體溶液中，在室溫下攪拌，混合均勻，復合后得到納米金屬防腐涂層材料。其中，水玻璃是指堿與硅烷的反應產物。?

本發明制備方法進一步包括，將所述納米防腐涂層材料涂布在金屬基材上進行鍍膜處理，依次經室溫下固化、高溫下固化處理，在所述金屬基材上形成防腐涂層。其中，所述涂布方法是噴涂、浸涂、流掛、或旋涂等涂布方法。采用噴涂、浸涂、流掛、旋涂等涂布方法對金屬基材進行鍍膜處理，在室溫下固化后，繼續在高溫下對所得到的膜層進行固化處理，使水玻璃與納米氧化物顆粒發生反應，形成交織結構，得到耐久性能良好的玻璃陶瓷防腐涂層。?

本發明制備方法包括以下步驟：?

第一步：合成水玻璃膠體溶液?

將堿加入到硅烷中，在室溫下攪拌反應，直到所加入的堿完全溶解，將適量的水滴加入反應液中，攪拌反應，讓硅烷水解，得到水玻璃膠體溶液。?

其中，所述硅烷可以是四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基聚硅酸酯、3-環氧丙醇三甲氧基硅烷、γ-丙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三乙氧基硅烷、六氟丁基丙基乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一種或兩種以上。?

其中，所述堿可以是氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣、乙醇鈉、乙醇鉀或乙醇鎂中的任意一種或兩種以上。?

第二步：制備納米金屬防腐涂層材料?

將納米金屬氧化物顆粒分散在有機溶劑中，將其加入到由第一步中合成得到的水玻璃膠體溶液中，室溫下攪拌混合均勻，得到產物納米金屬防腐涂層材料即水玻璃納米復合涂料。?