CN105289428A - 一种铝合金防腐纳米溶胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金防腐纳米溶胶，它是由下述重量份的原料组成的：聚氧化丙烯二醇2-4、醋酸乙烯酯2-3、月桂醇硫酸钠0.7-1、纳米二氧化钛10-12、硬脂酸0.8-1、十二烷基苯磺酸钠0.2-0.4、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷10-18、含氢硅油20-30、25-28%的氨水0.7-1、硅烷偶联剂KH5601-2、2，3-二甲基苯胺90-100、过硫酸铵0.6-1、三聚氰胺1-2、8-羟基喹啉1-2、烯丙基硫脲0.8-1；本发明的溶胶可以在铝合金的表面形成稳定的涂膜，涂膜平整性好，具有一定的装饰性。

Description

一种铝合金防腐纳米溶胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金防腐纳米溶胶及其制备方法。

背景技术

众所周知，我们将接触角（ＣＡ）大于１５０°且滚动角（ＳＡ）小于１０°的表面称为超疏水表面。近年来，超疏水材料以其独特的性能在基础研究、日常生活及工业生产方面应用广泛，可用于金属表面防腐、流体减阻、防水、防污和自清洁等领域，有机－无机纳米复合材料作为新兴崛起的领域，以其优越的性能在超疏水有机－无机复合材料体系中占据重要位置，主要以有机、无机物为原料，采用适当方法使之在微／纳米范围内通过化学键作用复合而成。其中，无机纳米粒子常作为填充材料，与有机物复合得到微／纳米二级结构，赋予复合材料超疏水性质；

金属在环境介质（尤其水和空气）的作用下，由于化学反应、电化学反应或物理溶解而产生的破坏就是金属的腐蚀，是悄悄自发进行的一种冶金的逆过程。大气、土壤、海水和微生物等自然环境和酸、碱、盐、燃气等工业介质都有可能造成金属的腐蚀。金属腐蚀所带来的危害遍及国民经济的各个领域，包括化工、能源、机械、航空航天、信息、农业、海洋开发和基础设施等。只要是使用金属材料的地方，都或多或少的存在着腐蚀问题。金属材料的腐蚀问题以及研究有效的防腐技术己成为目前材料科学与工程领域不可忽略的课题；

聚苯胺具有原料廉价易得、合成简单等特点而被看作是新一代的高性能防腐材料。自1985年DeBerry首次提出采用电化学的方法制备的聚苯胺膜在不锈钢表面上具有钝化作用后，聚苯胺在防腐方面的研究开发已经成为一个新的热点。虽然聚苯胺的防腐蚀机理还未被完全了解，但是聚苯胺所表现出的优异的防腐性能是毋庸置疑的，因此，人们仍对其继续进行深入研究。目前，针对聚苯胺的研究主要分为两方面：一是在现有的研究基础上，继续对聚苯胺防腐蚀机理进行较为深入的研究和探讨；二是通过各种途径来进一步提高聚苯胺涂层的防护性能。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种铝合金防腐纳米溶胶及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铝合金防腐纳米溶胶，它是由下述重量份的原料组成的：

聚氧化丙烯二醇2-4、醋酸乙烯酯2-3、月桂醇硫酸钠0.7-1、纳米二氧化钛10-12、硬脂酸0.8-1、十二烷基苯磺酸钠0.2-0.4、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷10-18、含氢硅油20-30、25-28%的氨水0.7-1、硅烷偶联剂KH5601-2、2，3-二甲基苯胺90-100、过硫酸铵0.6-1、三聚氰胺1-2、8-羟基喹啉1-2、烯丙基硫脲0.8-1；

一种所述的铝合金防腐纳米溶胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述硬脂酸加入到无水乙醇中，搅拌溶解，所述无水乙醇与硬脂酸的体积重量比为25-30：1；

（2）将上述纳米二氧化钛加入到其重量10-12倍、60-65%的乙醇溶液中，磁力搅拌均匀，加入上述硬脂酸的乙醇溶液，磁力搅拌3-4小时，在120-125℃下烘干，研磨，得硬脂酸改性二氧化钛；

（3）将上述醋酸乙烯酯、聚氧化丙烯二醇混合，70-80℃下保温搅拌3-5分钟，加入混合料重量2-3倍的40-50%的乙醇溶液中，100-200转/分搅拌均应以，得醇溶液；

（4）将上述月桂醇硫酸钠加入到7-10倍去离子水中，加入三聚氰胺，搅拌均匀，与上述醇溶液混合，磁力搅拌2-3分钟，得醇乳液；

（5）取上述十二烷基苯磺酸钠重量的40-50%，加入到180-200倍去离子水中，搅拌均匀，加入十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氢硅油，1000-1200转/分搅拌2-3小时，滴加上述体系重量1-2%的Karstedt催化剂，搅拌反应1-2小时，得氟化硅油；

（6）取剩余的十二烷基苯磺酸钠，加入到其重量70-100倍去离子水中，搅拌均匀，滴加上述25-28%的氨水，滴加完毕后加入2，3-二甲基苯胺，搅拌均匀，升高温度为50-60℃，加入上述硬脂酸改性二氧化钛，保温搅拌10-20分钟，降低温度为30-35℃，加入过硫酸铵，保温搅拌10-12小时，加入上述醇乳液，200-300转/分搅拌10-20分钟，抽滤，90-100℃下真空干燥30-40分钟，得聚合物改性二氧化钛；

（7）将上述8-羟基喹啉加入到2-3倍无水乙醇中，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂KH560，在60-65℃下保温搅拌10-20分钟，得硅烷醇液；

（8）将上述聚合物改性二氧化钛加入到氟化硅油中，搅拌均匀，加入硅烷醇液，调节PH为5-6，在50-60℃下保温搅拌3-4小时，加入剩余各原料，搅拌均匀，得复合改性溶胶。

所述的一种铝合金防腐提拉溶胶，该溶胶的使用方法为：

将表面处理干净的铝片浸入到该复合改性溶胶中，进行浸渍提拉镀膜，反复操作即得到一定厚度的均匀薄膜，然后置于室温下干燥20-30min后，于125-130℃条件下烘焙25-30min，即可。

本发明的优点是：

本发明的凝胶形成的涂膜具有很好的抗水性：

硬脂酸含有的大量—ＣＯＯＨ基团，可与无机粒子表面—ＯＨ发生脱水反应，也能为ＴｉＯ２引入疏水性—ＣＨ３基团，但改性后的ＴｉＯ２在物体表面附着力较差，容易发生脱落现象，含氢硅油具有良好的化学稳定性及高疏水性能，可与无机粒子相互作用形成丰富的微观结构，十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷含有疏水性—ＣＨ３和可水解的—ＯＣＨ３，利用其对含氢硅油进行氟化，可使含氢硅油发生脱氢耦合反应，在交联作用下具备更优良的力学性能，使复合涂层更加稳定，此外，引入的疏水性甲基也可增加涂层的疏水效果；

本发明的凝胶形成的涂膜具有很好的防腐蚀性：

本发明的微／纳米结构有效的阻隔了水中空气与铝片基底的直接接触，使得铝片表面参与反应的氧气量减少，从而减缓了铝片表面氧化膜的生成；另一方面，复合涂层中所具有的由Ｓｉ—Ｏ形成的网状结构与铝片表面紧密结合，而憎水的氟烷基则指向腐蚀性ＮａＣｌ溶液一端，此外，复合涂层表面致密的改性二氧化钛具备丰富的表面微观结构并具有低表面能，这对涂层的防腐蚀起到关键作用；

本发明在凝胶中引入了聚苯胺，使氧的还原反应从常规的金属/腐蚀介质界面迁移到聚合物/腐蚀介质界面，减少了在金属/腐蚀介质表面OH-的生成，阻止了金属表面pH的上升，起到了很好的缓蚀效果，有效地阻止了涂层的降解、剥落；

本发明的溶胶可以在铝合金的表面形成稳定的涂膜，涂膜平整性好，具有一定的装饰性。

具体实施方式

一种铝合金防腐纳米溶胶，它是由下述重量份的原料组成的：

聚氧化丙烯二醇2、醋酸乙烯酯2、月桂醇硫酸钠0.7、纳米二氧化钛10、硬脂酸0.8、十二烷基苯磺酸钠0.2、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷10、含氢硅油20、25%的氨水0.7、硅烷偶联剂KH5601、2，3二甲基苯胺90、过硫酸铵0.6、三聚氰胺1、8羟基喹啉1、烯丙基硫脲0.8；

一种所述的铝合金防腐纳米溶胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述硬脂酸加入到无水乙醇中，搅拌溶解，所述无水乙醇与硬脂酸的体积重量比为25：1；

（2）将上述纳米二氧化钛加入到其重量10倍、60%的乙醇溶液中，磁力搅拌均匀，加入上述硬脂酸的乙醇溶液，磁力搅拌3小时，在120℃下烘干，研磨，得硬脂酸改性二氧化钛；

（3）将上述醋酸乙烯酯、聚氧化丙烯二醇混合，70℃下保温搅拌3分钟，加入混合料重量2倍的40%的乙醇溶液中，100转/分搅拌均应以，得醇溶液；

（4）将上述月桂醇硫酸钠加入到7倍去离子水中，加入三聚氰胺，搅拌均匀，与上述醇溶液混合，磁力搅拌2分钟，得醇乳液；

（5）取上述十二烷基苯磺酸钠重量的40%，加入到180倍去离子水中，搅拌均匀，加入十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氢硅油，1000转/分搅拌2小时，滴加上述体系重量1%的Karstedt催化剂，搅拌反应1小时，得氟化硅油；

（6）取剩余的十二烷基苯磺酸钠，加入到其重量70倍去离子水中，搅拌均匀，滴加上述25%的氨水，滴加完毕后加入2，3二甲基苯胺，搅拌均匀，升高温度为50℃，加入上述硬脂酸改性二氧化钛，保温搅拌10分钟，降低温度为30℃，加入过硫酸铵，保温搅拌10小时，加入上述醇乳液，200转/分搅拌10分钟，抽滤，90℃下真空干燥30分钟，得聚合物改性二氧化钛；

（7）将上述8羟基喹啉加入到2倍无水乙醇中，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂KH560，在60℃下保温搅拌10分钟，得硅烷醇液；

（8）将上述聚合物改性二氧化钛加入到氟化硅油中，搅拌均匀，加入硅烷醇液，调节PH为5，在50℃下保温搅拌3小时，加入剩余各原料，搅拌均匀，得复合改性溶胶。

所述的一种铝合金防腐提拉溶胶，该溶胶的使用方法为：

将表面处理干净的铝片浸入到该复合改性溶胶中，进行浸渍提拉镀膜，反复操作即得到一定厚度的均匀薄膜，然后置于室温下干燥20min后，于125℃条件下烘焙25min，即可。

性能测试：

吸水率：按照上述方法将本发明的表面处理剂涂覆于尺寸为5cm×6cm的铝合金表面，在25℃的去离子水中浸泡48h，测得吸水率为9.4%；

附着力：1级；

耐腐蚀性：中性盐雾试验72小时，被腐蚀面积2.0%；

硬度：3H。

Claims (3)

1.一种铝合金防腐纳米溶胶，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：

聚氧化丙烯二醇2-4、醋酸乙烯酯2-3、月桂醇硫酸钠0.7-1、纳米二氧化钛10-12、硬脂酸0.8-1、十二烷基苯磺酸钠0.2-0.4、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷10-18、含氢硅油20-30、25-28%的氨水0.7-1、硅烷偶联剂KH5601-2、2，3-二甲基苯胺90-100、过硫酸铵0.6-1、三聚氰胺1-2、8-羟基喹啉1-2、烯丙基硫脲0.8-1。

2.一种如权利要求1所述的铝合金防腐纳米溶胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将上述硬脂酸加入到无水乙醇中，搅拌溶解，所述无水乙醇与硬脂酸的体积重量比为25-30：1；

（2）将上述纳米二氧化钛加入到其重量10-12倍、60-65%的乙醇溶液中，磁力搅拌均匀，加入上述硬脂酸的乙醇溶液，磁力搅拌3-4小时，在120-125℃下烘干，研磨，得硬脂酸改性二氧化钛；

（3）将上述醋酸乙烯酯、聚氧化丙烯二醇混合，70-80℃下保温搅拌3-5分钟，加入混合料重量2-3倍的40-50%的乙醇溶液中，100-200转/分搅拌均应以，得醇溶液；

（4）将上述月桂醇硫酸钠加入到7-10倍去离子水中，加入三聚氰胺，搅拌均匀，与上述醇溶液混合，磁力搅拌2-3分钟，得醇乳液；

（5）取上述十二烷基苯磺酸钠重量的40-50%，加入到180-200倍去离子水中，搅拌均匀，加入十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氢硅油，1000-1200转/分搅拌2-3小时，滴加上述体系重量1-2%的Karstedt催化剂，搅拌反应1-2小时，得氟化硅油；

（6）取剩余的十二烷基苯磺酸钠，加入到其重量70-100倍去离子水中，搅拌均匀，滴加上述25-28%的氨水，滴加完毕后加入2，3-二甲基苯胺，搅拌均匀，升高温度为50-60℃，加入上述硬脂酸改性二氧化钛，保温搅拌10-20分钟，降低温度为30-35℃，加入过硫酸铵，保温搅拌10-12小时，加入上述醇乳液，200-300转/分搅拌10-20分钟，抽滤，90-100℃下真空干燥30-40分钟，得聚合物改性二氧化钛；

（7）将上述8-羟基喹啉加入到2-3倍无水乙醇中，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂KH560，在60-65℃下保温搅拌10-20分钟，得硅烷醇液；

（8）将上述聚合物改性二氧化钛加入到氟化硅油中，搅拌均匀，加入硅烷醇液，调节PH为5-6，在50-60℃下保温搅拌3-4小时，加入剩余各原料，搅拌均匀，得复合改性溶胶。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金防腐提拉溶胶，其特征在于，该溶胶的使用方法为：

将表面处理干净的铝片浸入到该复合改性溶胶中，进行浸渍提拉镀膜，反复操作即得到一定厚度的均匀薄膜，然后置于室温下干燥20-30min后，于125-130℃条件下烘焙25-30min，即可。