一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜及制备方法技术

本申请属于金属表面处理技术领域，尤其涉及一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜及制备方法；本申请提供的金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜的制备方法能够在溶胶凝胶涂层表面覆盖酚胺类物质薄膜，生成致密的酚胺改性硅烷基溶胶凝胶膜，有利于金属抵抗Cl

【技术实现步骤摘要】
一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜及制备方法


[0001]本申请属于金属表面处理
，尤其涉及一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜及制备方法。

技术介绍

[0002]性质活泼的金属处于露天或溶液、干湿交替的环境中容易受到外界腐蚀介质的侵蚀，导致出现生锈等腐蚀现象，性质活泼的金属中，镁合金因为质量轻、强度高、对环境和人体无毒等优势具有广泛应用在航天航空、电子产品、医疗器件、汽车等领域的潜力，如镁合金作为飞机、汽车结构件有利于轻量化，作为医用可生物降解体内植入材料与人体相容性好。
[0003]然而镁是一种非常的活泼的金属，易腐蚀，氧化膜P
‑
B比仅为0.81，这就意味着自身无法形成致密的钝化膜，导致MgO层疏松多孔，防腐蚀效果低，需要进行防腐蚀处理，金属防腐蚀表面处理技术中，溶胶凝胶法具有操作简单、绿色经济、高效稳定，可在大面积或任意形状的各种金属基体表面成膜等优点，因此，可采用溶胶凝胶法对镁合金进行防腐蚀处理，镁合金溶胶凝胶法防腐蚀处理过程为镁合金表面的烷氧基硅烷、有机溶剂与水解催化剂混合溶液，在常温或者接近常温下发生水解，然后缩合形成具有一定黏度的溶胶，再经聚合反应在镁合金表面生成凝胶，然而溶胶凝胶薄膜结构为微孔或纳米孔特征的玻璃状聚合物网络薄膜，溶胶凝胶薄膜结构不够致密，耐腐蚀效果弱，无法为镁合金等金属提供长期耐腐蚀效果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜及制备方法，用于解决现有技术中在金属表面制备的溶胶凝胶膜防腐蚀效果时间较短的技术问题。
[0005]本申请第一方面提供了一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜的制备方法，制备方法包括步骤：
[0006]步骤S1、在金属表面制备硅烷基溶胶凝胶膜，得到表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属；
[0007]步骤S2、将表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属浸泡在酚胺类物质溶液中，对表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属进行浸润处理，制备金属表面酚胺改性硅烷基溶胶凝胶膜。
[0008]优选的，步骤S1中，所述金属选自镁合金、铝合金、铜合金、锌合金中的任意一种。
[0009]优选的，步骤S2中，所述酚胺类物质溶液中酚胺类物质选自3,4
‑
二羟基苯丙氨酸、盐酸多巴胺、邻苯二酚、间苯二胺、赖氨酸、酪氨酸、哌嗪、聚乙烯亚胺、单宁酸、没食子酸、二乙烯三胺、乙二胺、聚乙烯多胺中至少一种。
[0010]优选的，步骤S2中，所述浸润处理的温度为25～45℃，时间为4～24h；
[0011]所述酚胺类物质溶液中酚胺类物质的浓度为1mg/mL～5mg/mL。
[0012]优选的，步骤S2中，所述酚胺类物质溶液中酚胺类物质选自邻苯二酚与间苯二胺；
[0013]所述邻苯二酚与所述间苯二胺的摩尔比为1:1。
[0014]优选的，步骤S2中，所述酚胺类物质溶液中酚胺类物质选自邻苯二酚和赖氨酸；
[0015]所述邻苯二酚的浓度为4mg/mL，所述赖氨酸的浓度为5.31mg/mL；
[0016]所述浸润处理时间为11h。
[0017]优选的，步骤S2中，所述酚胺类物质溶液中酚胺类物质选自盐酸多巴胺；
[0018]所述盐酸多巴胺的浓度为3mg/mL，所述浸润处理的温度为45℃，时间为12h。
[0019]优选的，步骤S2中，所述酚胺类物质溶液中酚胺类物质选自3,4
‑
二羟基苯丙氨酸；
[0020]所述3,4
‑
二羟基苯丙氨酸的浓度为2mg/mL。
[0021]优选的，步骤S1中，所述在金属表面制备硅烷基溶胶凝胶膜，得到表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属具体包括：
[0022]步骤S1.1、将烷氧基硅烷为前驱体、有机溶剂以及水解催化剂搅拌，得到烷氧基硅烷初步水解缩合产物；
[0023]步骤S1.2、在烷氧基硅烷初步水解缩合产物中加入金属盐类化合物搅拌，陈化得到硅烷基溶胶凝胶；
[0024]步骤S1.3、将硅烷基溶胶凝胶涂覆到金属表面，干燥得到表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属。
[0025]优选的，所述烷氧基硅烷选自3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、双
‑
[3
‑
(三乙氧基硅)丙基]‑
四硫化物、1,2
‑
二(三乙氧基硅基)乙烷、二乙基磷酰乙基三乙氧基硅烷、正癸基三乙氧基硅烷、(2,3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、硅酸四乙酯、正硅酸甲酯、乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0026]优选的，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二甘醇二甲醚、1,3
‑
二氧杂环戊烷、二氧六环、四氢呋喃、丙酮、乙腈、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的至少一种。
[0027]优选的，所述水解催化剂选自乙酸或氨水。
[0028]优选的，所述金属盐类化合物选自金属铈盐类化合物、金属铬盐类化合物、金属镍盐类化合物、金属钼盐类化合物中的至少一种。
[0029]本申请第二方面提供一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜，包括硅烷基溶胶凝胶和酚胺薄膜；
[0030]所述酚胺薄膜覆盖在所述硅烷基溶胶凝胶表面。
[0031]需要说明的是，常规硅烷基溶胶凝胶膜为微孔或纳米孔特征的玻璃状聚合物网络，与金属表面形成Si
‑
O
‑
Me键，发挥防腐蚀等效果，而将酚胺被吸附在硅烷基溶胶凝胶膜为微孔或纳米孔中并成膜覆盖在硅烷基溶胶凝胶膜表面后，能提高硅烷基溶胶凝胶的致密度，提高防腐蚀等效果。
[0032]优选的，所述硅烷基溶胶凝胶的厚度小于10微米。
[0033]需要说明的是，较厚的硅烷基溶胶凝胶膨胀系数较低，在干燥固化阶段产生的内应力较大，容易导致涂层开裂。
[0034]综上所述，本申请提供了一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜及制备方法；金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜的制备方法能够在溶胶凝胶膜表面覆盖酚胺类物质薄膜，
制备方法包括在金属表面制备硅烷基溶胶凝胶膜，得到表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属；将表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属浸泡在酚胺类物质的缓冲溶液中，对表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属进行浸润处理，生成金属表面酚胺改性硅烷基溶胶凝胶膜；其中，浸润处理的过程中，酚胺类物质会被吸附到硅烷基溶胶凝胶膜的微孔或纳米孔特征的玻璃状聚合物网络中，在表面生长成薄膜，并向内扩散，生成了致密的酚胺改性硅烷基溶胶凝胶膜，有利于金属抵抗Cl
‑
离子和水分子的侵蚀，延长了金属表面硅烷基溶胶凝胶膜耐腐蚀时间，用于解决现有技术中在金属表面制备的溶胶凝胶膜防腐蚀效果时间较短的技术问题。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜，其特征在于，包括硅烷基溶胶凝胶涂层和酚胺薄膜；所述酚胺薄膜覆盖在所述硅烷基溶胶凝胶表面。2.根据权利要求1所述的一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜，其特征在于，所述硅烷基溶胶凝胶涂层的厚度小于10微米。3.权利要求1
‑
2任一项所述的一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜的制备方法，其特征在于，制备方法包括步骤：步骤S1、在金属表面制备硅烷基溶胶凝胶膜，得到表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属；步骤S2、将表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属浸泡在酚胺类物质溶液中，对表面覆盖硅烷基溶胶凝胶膜的金属进行浸润处理，制备金属表面酚胺改性硅烷基溶胶凝胶膜。4.根据权利要求3所述的一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述金属选自镁合金、铝合金、铜合金、锌合金中的任意一种。5.根据权利要求3所述的一种金属长效防腐酚胺改性溶胶凝胶膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述酚胺类物质溶液中酚胺类物质选自3,4
‑
二羟基苯丙氨酸、盐酸多巴胺、邻苯二酚、间苯二胺、赖氨酸、酪氨酸、哌嗪、聚乙烯亚胺、单宁酸、没食子酸、二乙烯三胺、乙二胺、聚乙烯多胺中至少一种。6.根据权利要求3所述的一种金属长效防...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志远，李姣，雷冰，郭宏磊，孟国哲，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：