[發明專利]一種具有緩釋作用的防腐磁性納米材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410449204.3
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104213125A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 董麗杰;郭毅;宋少坤;張勐勐;陸志偉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C23F11/00
• 分類號: C23F11/00;B01J13/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

技術領域

本發明屬復合型磁性納米微球的制備領域，具體涉及一種緩釋作用的防腐磁性納米材料及其制備方法。

背景技術

緩蝕劑是一種在腐蝕介質中能夠抑制或減緩金屬腐蝕速率的防腐蝕化學品，其用量甚微，對處于腐蝕環境中的金屬具有一定保護作用，而不會影響介質和金屬的性質。緩蝕劑一般是通過物理或化學作用吸附在金屬表面，形成一層致密的保護膜，從而阻止金屬與腐蝕介質的接觸，達到對金屬的防護作用，在工業生產和社會生活中有著廣泛的應用。目前常用的緩蝕劑從化學成分上來看，包括無機緩蝕劑和有機緩蝕劑。無機緩蝕劑主要包括鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、聚磷酸鹽等，而苯并三唑、咪唑啉、聚天冬氨酸等則屬于有機緩蝕劑。無機緩蝕劑應用較早，但由于其毒性或對生態環境所造成的危害，目前的使用量正在逐漸減少，而有機緩蝕劑則以其高效、低毒、環境友好的優點成為國內外研究的主要方向之一。

目前使用緩蝕劑防護金屬的方法主要有兩種。一種是直接將金屬浸泡在緩蝕劑溶液中，使緩蝕劑吸附在金屬表面形成防護膜，從而減緩金屬的腐蝕速率，而一旦這層防護膜被破壞，就無法繼續阻止金屬的腐蝕。另外一種是將緩蝕劑分散在涂層材料中進而在金屬表面成膜，該方法中若緩蝕劑不能在涂層中得到很好的分散，則不能全面地實現對金屬的防護作用，而附著在金屬表面緩蝕劑的含量如果控制不當，也有可能加速金屬的腐蝕。因此，找到一種合適的運用緩蝕劑并能使其長期有效地防護金屬的方法十分重要。

納米材料本身在防腐中具有很好的協同作用，它可以與涂層形成較強的結合，增強涂層的致密性和抗離子滲透性。Aveiro大學的工作者將緩蝕劑BTA裝載至SiO₂顆粒表面，進而通過涂層材料附著于金屬表面，獲得了很好的防腐效果；印度一研究所也利用TiO₂納米管通過類似的方法達到了防腐的目的。目前的緩蝕劑載體，除去裝載作用外，功能較為單一，并且制備方法較為復雜。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的不足，提供一種具有磁響應性，應用范圍廣，緩釋效果良好的防腐磁性納米材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，

提供一種具有緩釋作用的防腐磁性納米材料，它為粒徑20-500nm的微球，包括位于防腐磁性納米材料的內層的具有疏松多孔結構的鐵酸鈷或四氧化三鐵磁性納米微球和裝載在磁性納米微球外表面層及內部孔洞中的緩蝕劑，所述的磁性納米微球為鐵酸鈷或四氧化三鐵磁性納米微球，其疏松多孔結構是由納米晶團簇而成的。

按上述方案，所述防腐磁性納米材料為將表面帶有醇羥基的磁性納米微球經質子化后，使緩蝕劑通過靜電作用結合在其外表面及內部孔洞中而得到的。按上述方案，所述緩蝕劑為20種常見氨基酸(包括丙氨酸、結氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、組氨酸、賴氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸)中的一種。

本發明具有緩釋作用的防腐磁性納米材料的制備方法步驟如下：

1)制備磁性納米微球：將鐵的三價化合物與鐵的二價化合物和鈷的二價化合物兩種化合物中的一種及無水醋酸鈉按摩爾比1:0.5:13～1:0.5:30加入乙二醇和一縮二乙二醇組成的混合溶劑中，于40～70℃攪拌至其充分溶解后將所得溶液轉入水熱反應釜中，200～220℃下反應3～12h，冷卻至室溫并后處理得到表面帶有醇羥基的四氧化三鐵或鐵酸鈷磁性納米微球；

2)制備表面質子化的磁性納米微球懸浮液：將步驟1)所得四氧化三鐵或鐵酸鈷磁性納米微球加入表面改性聚電解質溶液中，其中磁性納米微球與表面改性聚電解質的質量比為1:2～1:10，于20～70℃下攪拌反應2～12h，磁分離并洗滌后，調節所得懸浮液的pH值為3～6.5，得到表面質子化的磁性納米微球懸浮液；

3)制備防腐磁性納米材料：將步驟2)所得表面質子化的磁性納米微球懸浮液與緩蝕劑溶液相混合，其中表面質子化的磁性納米微球與緩蝕劑質量比為1:4～1:20，于20～60℃下水浴攪拌3～24h，磁分離，再洗滌、干燥得到具有緩釋作用的防腐磁性納米材料。

按上述方案，步驟1)所述鐵的三價化合物為FeCl₃·6H₂O，鐵的二價化合物為FeCl₂·4H₂O，所述鈷的二價化合物為CoCl₂·6H₂O。