基于缓释自修复微球的金属防腐陶瓷涂料的制备方法技术

本发明专利技术涉及建材技术领域，旨在提供一种基于缓释自修复微球的金属防腐陶瓷涂料的制备方法。包括：将苯骈三氮唑BTA、2

【技术实现步骤摘要】
基于缓释自修复微球的金属防腐陶瓷涂料的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属防腐涂层材料制备技术，特别涉及一种基于缓释自修复微球的金属防腐陶瓷涂料的制备方法。

技术介绍

[0002]基于溶胶
‑
凝胶技术制备的金属防腐陶瓷涂层，是采用有机改性硅烷聚合物纳米复合而成。因其具有优异的耐腐蚀性能、机械性能、耐热性能及化学稳定性，已成为有潜力替代环氧、聚氨酯等传统有机树脂涂层的涂层体系。此外，涂层与金属基体之间形成的化学键赋予了陶瓷涂层在金属表面的超强附着力，使得腐蚀介质难以到达金属基材表面。但是，由于陶瓷涂层韧性差，涂层易开裂，导致涂层的耐腐蚀性能受到较大的影响。
[0003]陶瓷涂层的金属防腐作用主要来自于涂层本身在金属基材及腐蚀介质之间形成的物理屏蔽作用。为了进一步提高涂层的防腐性能及主动腐蚀保护性能，缓蚀剂作为一种腐蚀抑制剂被加以应用，可在涂层产生裂纹缺陷时保护金属表面，减缓金属材料的腐蚀，大幅提高防腐涂层的服役寿命。但在涂层中直接加入缓蚀剂往往会引起涂层缺陷增加，耐腐蚀性能降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于缓释自修复微球的金属防腐陶瓷涂料的制备方法。
[0005]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0006]提供一种基于缓释自修复微球的金属防腐陶瓷涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)取50～100质量份的氧化硅溶胶、20～30质量份的钛白粉、20～30质量份的晶须硅，加入砂磨机中研磨60min，得到纳米氧化硅浆料；
[0008](2)制备BTA@ZIF
‑
8/SiO2复合粉体：
[0009](2.1)将0.1～0.5质量份苯骈三氮唑BTA、1～4质量份2
‑
甲基咪唑加入25～75质量份的无水乙醇中，搅拌至完全溶解；
[0010](2.2)将0.1～0.5质量份苯骈三氮唑BTA、0.5～2质量份六水合硝酸锌加入25～75质量份的去离子水中，搅拌至完全溶解；
[0011](2.3)将步骤(2.1)与步骤(2.2)得到的溶液混合，在25℃水浴和搅拌条件下反应4h；
[0012](2.4)将步骤(2.3)得到的混合液用离心分离机分离，得到的沉淀用去离子水离心洗涤后，置于50～60℃烘箱中烘干，制得BTA@ZIF
‑
8复合粉体；
[0013](2.5)将0.05～0.1质量份的BTA@ZIF
‑
8复合粉体加入50～100质量份的无水乙醇中，使用超声分散仪分散5min后，加入0.1～0.2质量份的十六烷基三甲基溴化铵和0.1～0.3质量份的氨水；
[0014](2.6)将1～2质量份的正硅酸乙酯与4～8质量份的无水乙醇混合，在60min内逐滴
加入步骤(2.5)得到的混合液中，在25℃水浴和搅拌条件下反应12h；
[0015](2.7)将步骤(2.6)得到的混合液用离心分离机分离，得到的沉淀用去离子水离心洗涤后，置于50～60℃烘箱中烘干既制得BTA@ZIF
‑
8/SiO2复合粉体；
[0016](3)在步骤(1)所述纳米氧化硅浆料中加入盐酸，将pH值调节至4.2后，加入0.5～2质量份的BTA@ZIF
‑
8/SiO2复合粉体，搅拌30min后，加入50质量份的甲基三甲氧基硅烷MTMS，在300rpm、25℃下搅拌3h后得到自修复金属防腐陶瓷涂料。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(2.1)中，BTA的纯度至少为99％，2
‑
甲基咪唑的纯度至少为98％，无水乙醇的纯度至少为99.7％。
[0018]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(2.2)中，BTA的纯度至少为99％，六水合硝酸锌的纯度至少为99％。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(2.1)与步骤(2.2)中无水乙醇与去离子水的用量总和为100质量份。
[0020]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(2.3)中，反应时的搅拌速度为400rpm。
[0021]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(2.4)中，离心分离时的速度至少为8000rpm、时间至少为20min；离心洗涤时的速度至少为8000rpm，时间至少为20min。
[0022]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(2.5)中，十六烷基三甲基溴化铵的纯度至少为99％，氨水纯度为25～28％。
[0023]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(2.6)中，正硅酸乙酯的纯度至少为98％，无水乙醇的纯度至少为99.7％。
[0024]专利技术原理描述：
[0025]1、沸石咪唑酯骨架材料(ZIF
‑
8)作为一种具有类沸石结构的金属有机框架材料(MOFs)，是一种由Zn
2+
和咪唑基配体构成的一种具有拓扑结构的多孔材料，是沸石咪唑酯金属有机骨架(ZIFs)中的典型代表。ZIF
‑
8的骨架结构具有永久性的孔隙、高表面积、疏水性、开放的金属位点以及卓越的水稳定性和热稳定性，其pH响应释放、高化学稳定性、制备方法简单等特性使其在金属缓蚀剂纳米载体材料方面具有广阔的应用前景。
[0026]但是，目前ZIF
‑
8主要应用于环氧、聚氨酯等有机树脂基防腐涂层中，由于相容性等问题在无机涂层体系或有机/无机复合涂层体系受到的关注较少，因此相关工作成果也未见报道。
[0027]2、本专利技术采用一步法原位自组装的方式将BTA负载在ZIF
‑
8类沸石结构中，并基于溶胶
‑
凝胶制备技术在颗粒表面形成SiO2壳结构。因此，本专利技术无需在ZIF
‑
8颗粒表面包覆SiO2壳结构后再去除ZIF
‑
8模板的操作，也不需要真空浸渍等额外的负载步骤，极大地简化了负载工艺，同时也降低了材料成本。
[0028]3、本专利技术创新性地提出，将缓蚀剂BTA原位负载在有机金属骨架ZIF
‑
8结构中，使其能够实现具有pH响应功能的缓蚀剂可控释放，避免缓蚀剂直接在防腐涂层中导致涂层性能下降问题。
[0029]在微观层面的实现机理如下：随着金属防腐涂层服役时间的增加，涂层材料的老化现象会导致涂层表面出现微裂纹、微孔等表面缺陷，加速了水分、盐分等腐蚀介质侵入涂层基质，到达金属表面，造成金属的局部腐蚀。腐蚀引发的电化学反应会造成腐蚀区域的局部酸碱度变化，该变化可通过SiO2壳结构中的介孔、微孔结构传导至ZIF
‑
8的骨架结构中，
引发ZIF
‑
8骨架结构的分解，并释放出缓蚀剂BTA分子，吸附于金属表面形成一层腐蚀抑制剂膜，阻止腐蚀介质进一步侵蚀金属材料表面。同时，SiO2壳结构存在大量的羟基官能团，可在溶胶
‑
凝胶涂层成膜过程中与涂层形成网状交联结构，提高了ZIF...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于缓释自修复微球的金属防腐陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取50～100质量份的氧化硅溶胶、20～30质量份的钛白粉、20～30质量份的晶须硅，加入砂磨机中研磨60min，得到纳米氧化硅浆料；(2)制备BTA@ZIF
‑
8/SiO2复合粉体：(2.1)将0.1～0.5质量份苯骈三氮唑BTA、1～4质量份2
‑
甲基咪唑加入25～75质量份的无水乙醇中，搅拌至完全溶解；(2.2)将0.1～0.5质量份苯骈三氮唑BTA、0.5～2质量份六水合硝酸锌加入25～75质量份的去离子水中，搅拌至完全溶解；(2.3)将步骤(2.1)与步骤(2.2)得到的溶液混合，在25℃水浴和搅拌条件下反应4h；(2.4)将步骤(2.3)得到的混合液用离心分离机分离，得到的沉淀用去离子水离心洗涤后，置于50～60℃烘箱中烘干，制得BTA@ZIF
‑
8复合粉体；(2.5)将0.05～0.1质量份的BTA@ZIF
‑
8复合粉体加入50～100质量份的无水乙醇中，使用超声分散仪分散5min后，加入0.1～0.2质量份的十六烷基三甲基溴化铵和0.1～0.3质量份的氨水；(2.6)将1～2质量份的正硅酸乙酯与4～8质量份的无水乙醇混合，在60min内逐滴加入步骤(2.5)得到的混合液中，在25℃水浴和搅拌条件下反应12h；(2.7)将步骤(2.6)得到的混合液用离心分离机分离，得到的沉淀用去离子水离心洗涤后，置于50～60℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃，程笛，胡钟元，黄绎，周馨，赵晨阳，沈涛，杨辉，
申请(专利权)人：浙江大学温州研究院，
类型：发明
国别省市：