[发明专利]一种双极性防腐涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种用于形成双极性防腐涂层的组合物、双极性防腐涂层及其制备方法，所述双极性防腐涂层在用于金属材料特别是指钢质材料防腐中的用途，以及相应的金属材料的防腐处理方法。

背景技术

金属防腐最常用的方法之一是在金属表面涂敷防腐涂层。涂层的防腐蚀性能主要是通过对腐蚀性介质的屏蔽，阻止其与金属表面的接触(屏蔽机理)来实现的。但是有机涂层中存在的气孔、微裂纹等结构缺陷使腐蚀性介质很容易透过涂层到达金属表面，引起腐蚀。虽然经过严格控制配方或工艺可以避免涂层的宏观缺陷，但是微观缺陷却是不可避免的。

二十世纪七十年代末，N.Sato发现耐蚀金属的腐蚀沉积膜具有离子选择性，沉积膜朝向环境的外层和朝向金属的内层分别具有阳离子选择性和阴离子选择性，类似于半导体的P-N结特性，这种双极膜朝外阻止了外界离子如氯离子的侵入，向内阻止了金属阳离子向外迁移，并促进形成致密的无水氧化物内层，促使金属产生钝化，对金属起到保护作用(N.Sato.Toward a MoreFundamental Understanding of Corrosion Processes.Corrosion[J]，1989，Vol45(5)：354～368)。随后的研究产生了钝化的双极膜机理(Bipolar Mechanism ofPassivity)。

厦门大学的王周成等人依据上述金属钝化概念，在原理和技术上结合钝化膜和有机涂层的特性，制备了掺杂离子交换树脂的离子选择性涂层(参见：王周成等.A3钢在离子选择性涂层下的腐蚀电化学行为.《厦门大学学报(自然科学版)》，1997，36(1)：388-393；王周成等.不同离子交换体对碳钢在有机涂层下的腐蚀行为的影响.《材料保护》，2001，34(10)：9-10；王周成.离子选择性酚醛涂层对碳钢防腐性能的研究.《材料保护》，1998，31(3)：1-3等多篇文章)。但是，该涂层中的荷电粒子采用的是离子交换树脂，体积较大，在微米级，这使得其与基体的界面处易出现缺陷，形成“针孔”，同时离子交换树脂具有很强的吸水性，对于涂层来说这是一个致命的缺陷。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种防腐涂层组合物，以用于金属材料的防腐处理。

本发明的另一目的在于提供所述的防腐涂层组合物在制备双极性防腐涂层中的应用，以用于金属材料的防腐。

本发明的另一目的在于提供一种双极性防腐涂层，将其应用于金属材料的防腐，具有良好的阻隔性能。

本发明的另一目的在于提供一种制备所述双极性防腐涂层的方法。

本发明的另一目的在于提供所述的双极性防腐涂层在用于金属材料防腐中的用途。

本发明的另一目的在于提供一种金属材料的防腐方法，具体是利用本发明的防腐涂层组合物对金属材料进行防腐处理的方法。

首先，本发明提供了一种双极性防腐涂层组合物，该组合物包括：

能形成阴离子选择性层的荷电粒子与基体材料，或者荷电膜；以及

能形成阳离子选择性层的荷电粒子与基体材料，或者荷电膜；

其中，所述荷电粒子为无机纳米粒子。

本发明的防腐涂层组合物，可用于金属材料的防腐处理，具体应用时，可将本发明的防腐涂层组合物在金属材料表面形成双极性防腐涂层。即，本发明还提供了所述的防腐涂层组合物在制备双极性防腐涂层中的应用，主要是用于金属材料的防腐处理。

另一方面，本发明还提供了一种双极性防腐涂层，该双极性防腐涂层包括：

阴离子选择性层，该阴离子选择性层为包含荷电粒子与基体材料的膜层，或者为荷电膜；

阳离子选择性层，该阳离子选择性层为包含荷电粒子与基体材料的膜层，或者为荷电膜；

其中，所述荷电粒子为无机纳米粒子。

在本发明的一具体实施方案中，所述双极性防腐涂层中的阳离子选择性层为由荷负电的纳米粒子与基体材料形成的膜层，所述阴离子选择性层为由荷正电的纳米粒子与基体材料形成的膜层。