[发明专利]一种纳米金属防腐涂层材料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及防腐材料技术领域，具体涉及一种纳米金属防腐涂层材料及其制备方法和应用。 

背景技术

金属的腐蚀遍及国民经济各个领域，给国民经济带来了巨大的损大。长期以来，人们一直采用各种技术对金属进行保护，常用方法是在金属表面涂覆防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体。常用的防腐涂料有：环氧树脂涂料、聚胺酯涂料、磷片树脂涂料、无机富锌涂料等，这些涂料采用有机聚合物为基材，具有膜层固化时间短、固化温度低、施工方便等优点，被广泛用于建筑、桥梁、船舶等金属表面的防腐。但由于这些防腐涂层采用有机聚合物为基材，不适合在高温或高腐蚀环境中使用。近年来基于玻璃陶瓷的防腐材料受到了广泛的关注，玻璃陶瓷材料可以通过高温烧结方法合成，例如，高温烧结方法将一定比例的二氧化硅、氧化锌、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛等金属氧化物进行复合(J.Mater.Sci.2011，46，1975-2000)，通过高温烧结得到玻璃陶瓷，然后通过粉碎、研磨得到微米或纳米级的颗粒，与水或其它溶剂进行复合得到防腐涂料，但此方法合成工艺复杂、生产成本高。近来，黄月文报道了基于纳米杂化有机硅溶胶的金属防腐涂层(《电镀与涂饰》，2008，27，43-46)，以四乙氧基硅烷与一些有机硅氟烷为原料，通过溶胶-凝胶法，在催化剂和加热条件下制备出醇基纳米杂化有机硅溶胶，但该方法由于硅溶胶的自身缺陷，其膜层的耐高温腐蚀性能差。 

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提出一种纳米金属防腐涂层复合材料及其制备方法，既简化金属防腐涂料的生产工艺和生产成本，又得到耐久性能良好的金属防腐涂层。 

本发明公开了一种纳米金属防腐涂层复合材料，其组成成分包括：水玻璃胶体溶液、纳米金属氧化物颗粒。优选地，本发明纳米金属防腐涂层复合材料中，组分水玻璃胶体溶液的含量为15-65％，组分纳米金属氧化物颗粒的含量为2-25％。进一步优选地，组分水玻璃胶体溶液的用量为25-40％，组分纳米金属氧化物颗粒的用量为3-10％。本发明纳米金属防腐涂层复合材料还包括水。 

本发明纳米金属防腐涂层复合材料中，所述水玻璃与所述纳米金属氧化物颗粒之间形成 交织结构。 

本发明还公开了纳米金属防腐涂层复合材料的制备方法，将碱加入到硅烷中，采用溶胶-凝胶法合成水玻璃胶体溶液，加入金属纳米氧化物颗粒，复合后得到纳米金属防腐涂层复合涂料。其中，可以将纳米金属氧化物颗粒分散在有机溶液中，然后将该溶液加入至前述水玻璃胶体溶液中，在室温下搅拌，混合均匀，复合后得到纳米金属防腐涂层材料。其中，水玻璃是指碱与硅烷的反应产物。 

本发明制备方法进一步包括，将所述纳米防腐涂层材料涂布在金属基材上进行镀膜处理，依次经室温下固化、高温下固化处理，在所述金属基材上形成防腐涂层。其中，所述涂布方法是喷涂、浸涂、流挂、或旋涂等涂布方法。采用喷涂、浸涂、流挂、旋涂等涂布方法对金属基材进行镀膜处理，在室温下固化后，继续在高温下对所得到的膜层进行固化处理，使水玻璃与纳米氧化物颗粒发生反应，形成交织结构，得到耐久性能良好的玻璃陶瓷防腐涂层。 

本发明制备方法包括以下步骤： 

第一步：合成水玻璃胶体溶液 

将碱加入到硅烷中，在室温下搅拌反应，直到所加入的碱完全溶解，将适量的水滴加入反应液中，搅拌反应，让硅烷水解，得到水玻璃胶体溶液。 

其中，所述硅烷可以是四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基聚硅酸酯、3-环氧丙醇三甲氧基硅烷、γ-丙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三乙氧基硅烷、六氟丁基丙基乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一种或两种以上。 

其中，所述碱可以是氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、乙醇钠、乙醇钾或乙醇镁中的任意一种或两种以上。 

第二步：制备纳米金属防腐涂层材料 

将纳米金属氧化物颗粒分散在有机溶剂中，将其加入到由第一步中合成得到的水玻璃胶体溶液中，室温下搅拌混合均匀，得到产物纳米金属防腐涂层材料即水玻璃纳米复合涂料。