[發明專利]一種含有二維納米容器負載緩蝕劑的溶膠液的制備方法

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• 申請號: 201811617363.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109399629A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 劉建華;李應權;于美;熊亮亮;李松梅;劉宗奇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C01B32/198
• 分類號: C01B32/198;C01G9/00;C23F11/02
• 代理公司: 暫無信息
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本發明公開了一種含有二維緩蝕劑納米容器的溶膠液的制備方法，該方法以氧化石墨烯為基，六水合硝酸鋅和九水合硝酸鋁為原料，通過共沉淀法合成具有二維結構的緩蝕劑納米容器氧化石墨烯/層狀雙氫氧化物(GO/LDHs)，再通過硅烷化改性，然后將改性后的GO/LDHs納米容器通過陰離子交換，將緩蝕劑釩酸根負載到GO/LDHs納米容器中。然后采用濕轉移法將其添加到以3?環氧硅烷、金屬鋯鹽為前驅體，無水乙醇為溶劑的溶膠液中，制備出含有二維緩蝕劑納米容器的溶膠液。

技術領域

本發明涉及一種含有二維納米容器負載緩蝕劑的溶膠液的制備方法，此溶膠液制備的涂層可為金屬提供有效的腐蝕防護，屬于金屬防護材料領域。

背景技術

溶膠凝膠涂層是保護金屬基材免受腐蝕的最有前途的保護涂層之一。傳統上，涂層起到被動阻擋層的作用，保護金屬基材免受腐蝕性環境和水的侵襲。但是由于缺陷(孔隙和裂縫)、機械力和溫度沖擊等各種因素可能導致涂層的退化和失效，進而引起金屬基體的腐蝕。因此增強溶膠凝膠涂層被動防護性能的同時，也必須賦予其有效的主動防護性能。一般地，常采用添加緩蝕劑來增強涂層的主動防護性能。但直接添加緩蝕劑易引起副反應，如緩蝕劑與涂層成分發生反應引起涂層降解降低涂層性能，以及緩蝕劑作用時間過短等問題。因此常采用微納米容器來負載緩蝕劑，根據納米容器對腐蝕發生過程中局部環境的響應，實現緩蝕劑的可控釋放，從而有效地抑制腐蝕的發生。

雙金屬氫氧化物(LDHs)是具有二維結構且高度可調的水滑石狀層狀晶體結構的無機材料，含有多層帶正電荷的金屬氫氧化物和多價陰離子。LDHs因其高層間距和高陰離子交換量可用作陰離子緩蝕劑的微納米容器。但LDHs高的表面電荷密度，使得LDHs易于團聚，直接添加反而會造成涂層防護性能的下降。另一方面，石墨烯及其氧化物(氧化石墨烯，GO)是一種單原子厚度的二維材料，擁有諸多獨特的性質，如極好的機械性能、熱和化學穩定性以及氣體不滲透性等，石墨烯的添加能夠顯著提高涂層對腐蝕介質的阻隔性能，因此在腐蝕防護領域引起了廣泛的關注。值得注意的是，GO片層中存在大量的含氧官能團，提供了大量的反應活性位點，因此以石墨烯為骨架，讓LDHs在其表面錨定生長，可極大地抑制LDHs片層的團聚，制備出氧化石墨烯/雙金屬氫氧化物(GO/LDHs)二維納米容器。GO/LDHs二維納米容器在增強了有機涂層屏蔽性的同時，也賦予了涂層主動防護性能，避免了直接添加緩蝕劑為涂層防腐性能帶來的負面影響。

但是，GO/LDHs作為無機二維納米材料，在溶膠凝膠涂層中存在界面相容性的問題，不僅會影響復合溶膠液的穩定性，而且在涂層中極易作為腐蝕介質的擴散通道，促進金屬基體的腐蝕，無法為基體提供充足的防護；同時溶膠凝膠涂層較薄(約1～5μm)，差的相容性同時限制了GO/LDHs二維納米容器在溶膠液中的添加量，進一步地降低了緩蝕劑的添加量，限制了其主動防護性能。本發明采用硅烷化表面改性的方法來增強GO/LDHs(f-GO/LDHs)二維納米容器在溶膠液中的分散穩定性，同時提高GO/LDHs在溶膠液中的添加濃度。在本發明中以氧化石墨烯片層結構為基，利用其上大量的含氧官能團，采用共沉淀法，在氧化石墨烯片層上錨定生長了緩蝕劑納米容器雙金屬氫氧化物，得到GO/LDHs二維納米容器，然后對GO/LDHs二維納米容器進行硅烷化改性，改性后再通過陰離子交換負載緩蝕劑，進一步地通過濕轉移法將其添加到硅溶膠中，制備了含有二維納米容器負載緩蝕劑的溶膠液。

發明內容

本發明提供了一種含有二維納米容器負載緩蝕劑的溶膠液的制備方法。以氧化石墨烯片層結構為基，利用其上大量的含氧官能團，采用共沉淀法，在氧化石墨烯片層上錨定生長了緩蝕劑納米容器雙金屬氫氧化物，得到GO/LDHs二維納米容器，然后對GO/LDHs二維納米容器進行硅烷化改性，通過陰離子交換負載緩蝕劑，進一步地通過濕轉移法將其添加到硅溶膠中，制備了含有二維納米容器負載緩蝕劑的溶膠液。

本發明的技術方案如下：