[发明专利]一种用于金属表面的防腐液、其制备方法及防腐涂层

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理，具体涉及一种用于金属表面的防腐液、其制备方法及防腐涂层。

背景技术

金属及其合金材料极易受到外界环境的腐蚀作用，从而导致性能降低。金属表面的防腐处理通常采用铬酸盐钝化、磷化等技术手段，这是被广泛应用、有效的、经济的防腐方法。但是磷化、铬钝化工艺要求高、污染大，会损害人体健康、破坏自然环境，故而其应用受到严格限制。

环氧官能硅溶胶为烷氧基硅烷和含环氧基的硅烷的混合物的水解产物，因具有水溶、高稳定性及具有反应性有机官能基团等特点，而被认为是一种理想的金属表面预处理的材料(Surface & Coating Technology，201(2006)：1080-1084；Progress in Organic Coating，53(2005)：286-291)。但是由于其内在的亲水性及交联密度低，环氧官能硅溶胶对金属的防腐蚀效果还有待于进一步提高。

为了提高环氧官能硅溶胶的交联密度，已有报道采用二乙三胺(Journal of Coatings Technology 2001，73(915)，35-43)，四乙三胺(Progressin Organic Coatings 2003，47(3-4)，401-415)等试剂来交联环氧基团。然而多胺类化合物具有强碱性，一方面会降低环氧官能硅溶胶的稳定性；另一方面会促进金属的溶解，限制其使用范围。

现有的环氧官能硅溶胶涂层的另一个缺点在于，其与金属表面间优异的粘结性能源于它能与金属表面形成Si-O-Metal键，然而现有研究表明该键仅在镁、铝合金表面上较易形成，而在铜、铁金属表面上难以形成该键。因而在铜、铁金属表面上环氧官能硅溶胶涂层的附着力及防腐蚀性能都不佳。

发明内容

本发明提供了一种用于金属表面的防腐液、其制备方法及防腐涂层，该防腐液用于铜、铁金属表面形成防腐涂层时，具有良好的附着力与防腐蚀性能。

一种用于金属表面的防腐液，包括环氧官能硅溶胶、稀释剂和改进剂；

所述的稀释剂为能溶解所述环氧官能硅溶胶的溶剂；

所述的改进剂为含有至少两个N-H键的有机缓蚀剂；

作为一种有机缓蚀剂，除上述N-H键外，所述的改进剂的分子中还含有O，N，P，S等杂原子。

本发明中，所述的改进剂具有双重作用：一方面能够起到交联环氧基团的作用；另一方面能够提高涂层与金属表面的粘结作用。具体地讲，该改进剂中带有多个能和环氧基团反应的N-H键，能交联环氧基团从而提高环氧硅溶胶涂层的交联密度，进而提高其物理阻隔效果；另外，该改进剂中含有的O，N，P，S等杂原子，能够通过化学吸附作用紧密地吸附在金属表面，当这些分子纳入到环氧硅溶胶涂层的网络结构中时，也能利用有机缓蚀剂和金属表面间强的相互作用来提高涂层与金属表面间的粘结性能。

作为优选，所述的改进剂为2-氨基-5-乙基-1，3，4-噻二唑(CAS：14068-53-2)、4-氨基-4H-1，2，4-三唑(CAS：584-13-4)或3-氨基-5-巯基-1，2，4-三氮唑(CAS：16691-43-3)，这些改进剂可以从市场上方便地购得，而且在与环氧官能硅溶胶交联后，与金属表面的附着力强。

所述改进剂的用量过少，会使得环氧硅溶胶涂层交联不完全，所述改进剂的用量过大，会提高涂层的碱性，促进金属的溶解，所述防腐液中，以摩尔量计，所述改进剂中的N-H键与所述环氧官能硅溶胶中的环氧基团的用量比优选为0.5～1.5，进一步优选为0.6～1.1。

作为优选，所述环氧官能硅溶胶为烷氧基硅烷和含环氧基的硅烷的混合物的水解产物；

所述的烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷或它们的混合物；

所述的含环氧基的硅烷的结构如式(I)所示：

式(I)中，R¹为C₁～C₁₀烷基、甲氧基或乙氧基；

R²为甲氧基或乙氧基；

R³为C₂～C₁₀亚烷基；

R⁴为

当R¹为甲氧基或乙氧基时，从原料的来源方面考虑，一般与R²一致。

在制备所述环氧官能硅溶胶时，所述的烷氧基硅烷的加入可以提高最后制得的涂层中的无机组分含量，增加其硬度，所述混合物中，所述烷氧基硅烷和含环氧基的硅烷的摩尔比为0～5，优选0.1～2。