CN115627101A - 适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法，包括：提供醇类溶剂，并加热至预设反应温度；加入占防腐蚀液质量5％‑20％的聚乙烯醇缩丁醛；加入占防腐蚀液质量0.5％‑2.0％的醇溶尼龙，得到防腐蚀液；将所述金属防锈液施加至金属设施表面，固化30min得到所述适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜。符合美军标MIL‑DTL‑85054D要求，可刷涂在零部件表面，室温下半小时内形成一层致密透明涂层，对钢、铜、铝、镁、镉、锌等多种金属合金及表面漆层均有良好防护作用，可用于零部件、大面积腐蚀防护面漆及腐蚀环境的快速应急防护等。

Description

适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法

技术领域

本申请涉及海洋材料技术领域，尤其涉及一种适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法。

背景技术

部署在沿海地区的金属设施长期处于高温、高湿、高盐雾、强紫外线的严酷环境中，腐蚀比一般陆地设施要更为严重。设施长期处于这样潮湿环境中，水、凝露和水蒸气极易进入非密封的铆接焊缝除和暴露在外的金属表面，从而造成严重腐蚀。随着设施服役环境越来越恶劣，腐蚀问题日益凸显，对金属设施的腐蚀防护及可维修性也提出了更高的要求。尤其是对于意外导致的金属设施的破损或划伤等的应急防腐的要求也越来越高。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法。

基于上述目的，本申请提供了适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法，包括：

提供醇类溶剂，并加热至预设反应温度；

加入占防腐蚀液质量5％-20％的聚乙烯醇缩丁醛；

加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙，得到防腐蚀液；

将所述金属防锈液施加至金属设施表面，固化30min得到所述适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜。

在一些实施例中，所述聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量10％-15％；所述醇溶尼龙占防腐蚀液质量1％-1.5％。

在一些实施例中，所述聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量12％-13％；所述醇溶尼龙占防腐蚀液质量1.2％-1.3％。

在一些实施例中，所述加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙包括：

分多次加入所述醇溶尼龙，每次间隔为1h。

在一些实施例中，所述预设反应温度为40-70℃。

在一些实施例中，所述加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙之后，将所述金属防锈液施加至金属设施表面之前还包括：

加入占防腐蚀液质量0.01％-0.2％的醇溶性抗紫外剂。

在一些实施例中，所述醇溶性抗紫外剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或N-(乙氧基羰基苯基)-N'-甲基-N'-苯基甲脒。

在一些实施例中，所述防腐蚀膜的厚度为30-40um。

在一些实施例中，所述金属设施的材质为钢、铜、铝、镁、镉和锌中的任意一种或者两种的组合。

在一些实施例中，所述醇类溶剂为甲醇、乙醇或丙醇。

从上面所述可以看出，本申请提供的适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法，通过提供醇类溶剂，并加热至预设反应温度；加入占防腐蚀液质量5％-20％的聚乙烯醇缩丁醛；加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙，得到防腐蚀液；将所述金属防锈液施加至金属设施表面，固化30min得到所述适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜，能够得到采用无色透明，无毒且无害的快速应急金属设施防腐蚀膜。具有施工工艺简单，可浸涂、刷涂、喷涂，可根据使用环境，加入乙醇调节金属防腐涂料浓度等优点。所得快速应急金属设施防腐蚀膜可应用于各类功能漆面：对各类金属及其合金均有较好腐蚀防护作用；适用于涂层开裂、损坏部位，作为涂层破坏后的修补手段之一。具有良好抗冲击、抗划伤能力、水汽隔绝能力，可耐湿热、紫外、盐雾、酸、碱和有机油类的能力。可大幅度提高漆面耐候性，提升高温、高湿、高盐雾条件下漆面的防护性能。符合美军标MIL-DTL-85054D要求，可刷涂在零部件表面，室温下半小时内即可形成一层致密透明涂层，对钢、铜、铝、镁、镉、锌等多种金属合金及表面漆层均有良好防护作用，可用于零部件、大面积腐蚀防护面漆及腐蚀环境的快速应急防护等。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例2与对照组1的盐雾试验对比图；其中，左侧为对照组1的盐雾试验结果扫描电镜图；右侧为实施例2的盐雾试验结果扫描电镜图；

图2为实施例3与对照组2的盐雾试验对比图；其中，左侧为对照组2的盐雾试验结果扫描电镜图；右侧为实施例3的盐雾试验结果扫描电镜图；

图3为实施例1与对照组3的盐雾试验对比图；其中，左侧为对照组1的盐雾试验结果扫描电镜图；右侧为实施例1的盐雾试验结果扫描电镜图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

目前的金属设施防腐蚀膜存在固化时间长，耐盐雾性能不够好等问题。对于意外导致的海洋环境下的金属设施的破损或者划伤等，目前的金属设施防防腐蚀膜显然无法满足快速应急防腐蚀等的需求。

基于此，本申请实施例提供了一种适用于海洋环境的应急金属设施防腐蚀膜的制备方法，能够在一定程度上解决对金属设施的快速应急防腐蚀等的问题。针对部署在海洋“三高一强”环境下设施腐蚀防护需求，开展应急腐蚀防护维修产品研究，通过在腐蚀产生初期，对腐蚀表面进行快速处理，有效的缓解腐蚀速率，提升产品可靠性。突破腐蚀仰制关键技术，达到耐盐雾寿命1200h的技术指标，作为补救措施应对意外腐蚀，实现金属的快速应急防腐蚀。

本申请实施例提供一种适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法，包括：

提供醇类溶剂，并加热至预设反应温度。其中，醇类溶剂可以为小分子醇类溶剂，例如甲醇、乙醇或丙醇等。其中，乙醇为工业酒精，乙醇含量大于或等于95％。预设反应温度可以为40-70℃。这样，可以使聚乙烯醇缩丁醛和醇溶尼龙更好地溶解，且有利于聚乙烯醇缩丁醛和醇溶尼之间的反应。可以理解的是，醇类溶剂的体积可以根据要制备的适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的目标质量、聚乙烯醇缩丁醛的添加质量和醇溶尼龙的添加质量来确定。具体地，可以将目标质量减去聚乙烯醇缩丁醛的添加质量和醇溶尼龙的添加质量，即可得到醇类溶剂的体积。醇类溶剂的体积与防腐蚀液的质量的比值可以为76％-94.49％。

加入占防腐蚀液质量5％-20％的聚乙烯醇缩丁醛。这里的百分数可以理解为质量分数。具体地，聚乙烯醇缩丁醛的质量可以理解为快速应急金属设施防腐蚀膜的目标质量的5％-20％。设置聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量5％-20％，能够避免聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量过大导致的聚乙烯醇缩丁醛不能完全溶解，过小导致的防腐蚀液太稀不易成膜。可以边加入边搅拌，以使聚乙烯醇缩丁醛充分溶解。

加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙，得到防腐蚀液。这里的百分数可以理解为质量分数。具体地，醇溶尼龙的质量可以理解为快速应急金属设施防腐蚀膜的目标质量的0.5％-2.0％。设置醇溶尼龙占防腐蚀液质量0.5％-2.0％，能够避免聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量过大导致的成膜后硬度太大，易脆；过小导致的成膜后太软，抗划痕性差。可以采用分多次加入所述醇溶尼龙的方法，以使醇溶尼龙能够充分溶解，避免单次加入导致的溶解不充分，以及无法充分反应等问题。且每次加入时的间隔可以为1h。

在一些实施例中，所述聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量10％-15％，所述醇溶尼龙占防腐蚀液质量1％-1.5％，以更好地使聚乙烯醇缩丁醛与醇溶尼龙进行反应。

在一些实施例中，所述聚乙烯醇缩丁醛占溶剂质量12％-13％；所述醇溶尼龙占溶剂质量1.2％-1.3％，以进一步提高聚乙烯醇缩丁醛与醇溶尼龙的反应效率。

将所述防腐蚀液施加至金属设施表面，固化得到所述用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜。在该步骤中，施加可以通过刷涂等方式实现。例如，可以通过刷子蘸取防腐蚀液并刷涂至金属设置表面。固化可以直接在室温进行，固化时长可以为25～35min，例如30min左右。

在一些实施例中，加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙之后，所述将所述金属防锈液施加至金属设施表面之前还包括：加入占防腐蚀液质量0.01％-0.2％的醇溶性抗紫外剂。以提高最终制备所得的金属设施防腐蚀膜的抗紫外性能，进一步提高金属设施防腐蚀膜的抗腐蚀性能。醇溶性抗紫外剂具体可以为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或N-(乙氧基羰基苯基)-N'-甲基-N'-苯基甲脒等。

在一些实施例中，可以进行2～3次刷涂，增加膜厚度，以提高成膜后的抗划痕性能。刷涂后直接在室温放置30min左右即可固化成膜。经过2h后即可完全干燥。

下面结合具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。

实施例1适用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜的制备,其中防腐蚀液的目标质量为1kg，样品为表面有划痕的铝合金。

1)量取861.5ml的乙醇，至于玻璃容器内，并将乙醇加热到56℃；

2)温度达到后，在搅拌条件下，加入125g(占防腐蚀液质量12.5％)的聚乙烯醇缩丁醛；

3)待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解后，分4次加入12.5g(占防腐蚀液质量1.25％)的醇溶尼龙，每次间隔1h；

4)待醇溶尼龙完全溶解后，加入1g(占防腐蚀液质量0.1％)醇溶性抗紫外添加剂；

5)待醇溶性抗紫外添加剂完全溶解后，即得到金属防锈液，放入容器内备用；

6)使用时，使用刷子蘸取溶液，将其刷涂在样品表面，2～3次，30分钟后表面固化成膜，膜厚35um。

实施例2适用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜的制备,其中防腐蚀液的目标质量为1kg，样品为表面光滑的铝合金。

1)量取944.9ml的乙醇，至于玻璃容器内，并将乙醇加热到40～70℃；

2)温度达到后，在搅拌条件下，加入50g(占防腐蚀液质量5％)的聚乙烯醇缩丁醛；

3)待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解后，分4次加入5g(占防腐蚀液质量0.5％)的醇溶尼龙，每次间隔1h；

4)待醇溶尼龙完全溶解后，加入0.1g(占防腐蚀液质量0.01％)醇溶性抗紫外添加剂；

5)待醇溶性抗紫外添加剂完全溶解后，即得到金属防锈液，放入容器内备用；

6)使用时，使用刷子蘸取溶液，将其刷涂在样品表面，2～3次，30分钟后表面固化成膜，膜厚35um。

实施例3适用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜的制备,其中防腐蚀液的目标质量为1kg，样品为表面光滑的铝合金。

1)量取760ml的乙醇，至于玻璃容器内，并将乙醇加热到40～70℃；

2)温度达到后，在搅拌条件下，加入200g(占防腐蚀液质量20％)的聚乙烯醇缩丁醛；

3)待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解后，分4次加入20g(占防腐蚀液质量2.0％)的醇溶尼龙，每次间隔1h；

4)待醇溶尼龙完全溶解后，加入20g(占防腐蚀液质量2.0％)醇溶性抗紫外添加剂；

5)待醇溶性抗紫外添加剂完全溶解后，即得到金属防锈液，放入容器内备用；

6)使用时，使用刷子蘸取溶液，将其刷涂在样品表面，2～3次，30分钟后表面固化成膜，膜厚35um。

实施例4适用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜的制备,其中防腐蚀液的目标质量为1kg，样品为表面有划痕的铝合金。

1)量取875ml的乙醇，至于玻璃容器内，并将乙醇加热到40～70℃；

2)温度达到后，在搅拌条件下，加入100g(占防腐蚀液质量10％)的聚乙烯醇缩丁醛；

3)待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解后，分4次加入10g(占防腐蚀液质量1.0％)的醇溶尼龙，每次间隔1h；

4)待醇溶尼龙完全溶解后，加入15g(占防腐蚀液质量1.5％)醇溶性抗紫外添加剂；

5)待醇溶性抗紫外添加剂完全溶解后，即得到金属防锈液，放入容器内备用；

6)使用时，使用刷子蘸取溶液，将其刷涂在样品表面，2～3次，30分钟后表面固化成膜。

实施例5适用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜的制备,其中防腐蚀液的目标质量为1kg，样品为表面有划痕的铝合金。

1)量取810ml的乙醇，至于玻璃容器内，并将乙醇加热到40～70℃；

2)温度达到后，在搅拌条件下，加入150g(占防腐蚀液质量15％)的聚乙烯醇缩丁醛；

3)待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解后，分4次加入20g(占防腐蚀液质量2.0％)的醇溶尼龙，每次间隔1h；

4)待醇溶尼龙完全溶解后，加入20g(占防腐蚀液质量2.0％)醇溶性抗紫外添加剂；

5)待醇溶性抗紫外添加剂完全溶解后，即得到金属防锈液，放入容器内备用；

6)使用时，使用刷子蘸取溶液，将其刷涂在样品表面，2～3次，30分钟后表面固化成膜，膜厚35um。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量的1％，醇溶尼龙占防腐蚀液质量的0.1％，膜厚35um。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量的24％，醇溶尼龙占防腐蚀液质量的2.4％，膜厚35um。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量的1％，醇溶尼龙占防腐蚀液质量的2.4％，膜厚35um。

对比例4

与实施例1的区别仅在于，聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量的24％，醇溶尼龙占防腐蚀液质量的0.1％，膜厚35um。

测试例

试验材料：涂覆有实施例1～实施例5，对比例1～对比例4制备得到的适用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜的合金样品，未涂覆防腐蚀膜的表面光滑的合金样品为对照组1、涂覆有现有的防腐蚀膜WD40的表面光滑的合金样品为对照组2和未涂覆防腐蚀膜的表面有划痕的合金样品为对照组3。

试验方法：

涂覆有实施例1～实施例5，对比例1～对比例4制备得到的适用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜的合金样品的性能测试包括硬度测试、抗划痕测试、耐中性盐雾测试和耐海洋自然环境测试。其中，对照组1-3仅进行耐中性盐雾测试，并进行扫描电镜SEM观测，并与分别与实施例2、实施例3和实施例1进行对比。

硬度测试采用GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》。

抗划痕测试采用GB/T 9279.1-2015《色漆和清漆耐划痕性的测定第1部分：负荷恒定法》，采用GB/T 1766-2008《色漆和清漆涂层老化的评级方法》对试验后试片评级。

耐中性盐雾测试采用GJB150.11A-2009《军用装备实验室环境试验方法第11部分:盐雾试验》，试验1200h后采用GB/T 1766-2008《色漆和清漆涂层老化的评级方法》对试验后试片评级。

耐海洋自然环境测试采用GJB 8893-2017《军用装备自然环境试验方法》，在海洋自然环境下试验1年后采用GB/T 1766-2008《色漆和清漆涂层老化的评级方法》对试验后试片评级。

试验结果见表1和图1-图3，图1为实施例2与对照组1的盐雾试验的扫描电镜对比图；图2为实施例3与对照组2的盐雾试验的扫描电镜对比图；图3为实施例1与对照组3的盐雾试验的扫描电镜对比图。

表1快速应急金属设施防腐蚀膜性能测试结果

可见，本实施例1～实施例5制备得到的适用于海洋环境的金属设施防腐蚀膜，耐中性盐雾的性能良好，耐海洋自然环境的时长高达1年，具有优良的防腐蚀性能。

由图1可知，可以看出，采用本申请实施例的金属设施防腐蚀膜，具有良好的耐盐雾性能。由图2可知，采用本申请实施例的金属设施防腐蚀膜，具有优于市面商品的耐海洋自然环境的性能。由图3可知，采用本申请实施例的金属设施防腐蚀膜，对于表面具有划痕的金属设施防腐蚀膜也具有良好的耐盐雾性能。

将各实施例和对比例1比较，可以看出，当聚乙烯醇缩丁醛低于本申请的设定范围、醇溶尼龙低于本申请的设定范围时，制备得到的金属设施防腐蚀膜太软、抗划痕性差不好，且耐腐蚀效果差。将各实施例和对比例2比较，可以看出，当聚乙烯醇缩丁醛高于本申请的设定范围、醇溶尼龙高于本申请的设定范围时，制备得到的金属设施防腐蚀膜抗划痕性好，但硬度过高，且耐腐蚀效果差。将各实施例和对比例3比较，可以看出，当聚乙烯醇缩丁醛低于本申请的设定范围、醇溶尼龙高于本申请的设定范围时，制备得到的金属设施防腐蚀膜抗划痕性好，但硬度稍低，且耐腐蚀效果差。将各实施例和对比例4比较，可以看出，当聚乙烯醇缩丁醛高于本申请的设定范围、醇溶尼龙低于本申请的设定范围时，制备得到的金属设施防腐蚀膜抗划痕性较差，且耐腐蚀效果差。因此，本申请通过设置占防腐蚀液质量5％-20％的聚乙烯醇缩丁醛，醇溶尼龙占防腐蚀液质量0.5％-2.0％，具有优良的抗划痕性、适宜的涂层硬度以及优秀的耐腐蚀性能。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜的制备方法，其特征在于，包括：

提供醇类溶剂，并加热至预设反应温度；

加入占防腐蚀液质量5％-20％的聚乙烯醇缩丁醛；

加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙，得到防腐蚀液；

将所述金属防锈液施加至金属设施表面，固化30min得到所述适用于海洋环境的快速应急金属设施防腐蚀膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量10％-15％；所述醇溶尼龙占防腐蚀液质量1％-1.5％。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇缩丁醛占防腐蚀液质量12％-13％；所述醇溶尼龙占防腐蚀液质量1.2％-1.3％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙包括：

分多次加入所述醇溶尼龙，每次间隔为1h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设反应温度为40-70℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加入占防腐蚀液质量0.5％-2.0％的醇溶尼龙之后，将所述金属防锈液施加至金属设施表面之前还包括：

加入占防腐蚀液质量0.01％-0.2％的醇溶性抗紫外剂。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醇溶性抗紫外剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或N-(乙氧基羰基苯基)-N'-甲基-N'-苯基甲脒。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述防腐蚀膜的厚度为30-40um。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属设施的材质为钢、铜、铝、镁、镉和锌中的任意一种或者两种的组合。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醇类溶剂为甲醇、乙醇或丙醇。

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