一种防止钢腐蚀的层状双金属氢氧化物-硅烷复合膜的原位制备方法技术

本发明专利技术提供了一种防止钢腐蚀的层状双金属氢氧化物

【技术实现步骤摘要】
一种防止钢腐蚀的层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜的原位制备方法


[0001]本专利技术涉及钢表面防腐处理
，具体涉及一种防止钢腐蚀的层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜的原位制备方法。

技术介绍

[0002]钢材作为一种强高度、成本低的材料，已广泛应用于各个行业。然而，钢材的腐蚀已经造成了大量的维护成本和一系列的环境问题。目前，钢表面涂层处理被认为是一种理想的防腐方案。在钢表面涂覆涂层可以提供防腐保护屏障，防止钢与腐蚀介质接触。目前涂覆涂层的方式有很多种，其中在钢表面原位生长涂层具有粘结力强的优势。
[0003]层状双金属氢氧化物(LDH)是一种结构类似于水镁石的物质，LDH的化学成分具有以下通式：[M
2+1
‑
x
M
3+
(OH)2]x+
(A
n
‑
)
x/n
·
mH2O，其中M
2+
和M
3+
分别是位于主层板上的二价和三价金属阳离子，而x是M
3+
/(M
2+
+M
3+
)的摩尔比，m是层间水分子的数量。此外，随着阴离子电荷的增加和阴离子粒径的减小，LDH对阴离子的吸附性能增加。以下是LDH对阴离子的吸收强度顺序：CO
32
‑
＞SO
42
‑
＞HPO4‑
＞OH
‑
＞F
‑
>＞Cl
‑
＞Br
‑
＞NO3‑
。
[0004]硅烷化处理指利用有机硅的特殊分子结构，对基体材料进行表面处理的过程。硅烷化处理相比于传统的金属表面处理，具有绿色环保、耗能低、成本低廉等众多优点。硅烷化处理可用于提高有机物与金属之间的附着力，同时对于金属有较好的腐蚀防护效果。此外硅烷可以被引入到粘土片的表面内、外表面和边缘。
[0005]由于LDH与钢基底具有良好的化学键合，能够在金属表面原位生长且薄，因此在金属防腐领域是一种很有前景的材料。LDH可以通过水热法在钢基底上原位生长，但是在钢表面生长LDH具有微米孔结构，且考虑到LDH相表面具有丰富的亲水羟基，有利于水渗透，不利于防腐蚀保护，故进一步通过硅烷改性变成超疏水结构，但目前大多数都采用先原位生长LDH再进行表面疏水修饰，步骤繁琐。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种防止钢腐蚀的层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜的原位制备方法，本专利技术采用一步法在钢材表面原位生长层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜，具有优异的耐腐蚀性，能够延缓钢材的锈蚀，且制备方法绿色环保。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种防止钢腐蚀的层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜的原位制备方法，包括以下步骤：
[0009]将二价金属盐、三价金属盐、碱源、硅烷和水混合，得到混合溶液；
[0010]将钢材置于所述混合溶液中，进行水热反应，在所述钢材表面原位生长得到层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜。
[0011]优选地，所述二价金属盐包括硝酸镁和硝酸钴中的一种或几种。
[0012]优选地，所述二价金属盐和三价金属盐的摩尔比为2～3：1。
[0013]优选地，所述三价金属盐包括硝酸铝和硝酸铁中的一种或几种。
[0014]优选地，所述碱源为尿素。
[0015]优选地，所述硅烷包括正辛基三乙氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
[0016]优选地，所述钢材在置于所述混合溶液中前，还包括预处理；
[0017]所述预处理包括依次进行地砂纸打磨和酸洗。
[0018]优选地，所述水热反应的温度为90～140℃；所述水热反应的时间为10～48h。
[0019]优选地，所述水热反应后还包括：将所得试件依次进行水洗和干燥，得到层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜。
[0020]优选地，所述层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜中层状双金属氢氧化物的羟基与水解后的硅烷化学键合。
[0021]本专利技术提供了一种防止钢腐蚀的层状双金属氢氧化物
‑
硅烷复合膜的原位制备方法，本专利技术的制备方法简便，LDH能够在钢表面形成化学键，硅烷与LDH能够形成化学连接，成为一个粘结牢固的整体，硅烷的存在使得LDH由亲水变为疏水，此外还能通过硅烷的羟基建与其它物质进行化学粘结，能够形成强大的物理阻隔作用，极大得延缓了钢的锈蚀，实施例结果表明，本专利技术在钢材表面一步原位生长层状双金属氢氧化物
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硅烷复合膜，具有制备方法简便、能够极大提高钢耐腐蚀性能的优点。
[0022]本专利技术在钢材表面原位生长的层状双金属氢氧化物
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硅烷复合膜(LDH/Si)具有良好的稳定性，同时由于LDH具有较大的比表面积，LDH层板间具有大量的羟基官能团与水解后的硅烷形成化学键合，充分地阻挡了水和侵蚀性离子，所采用的方法只需配制溶液反应即可，操作简单，无需对钢材进行过多的预处理，采用的材料绿色环保。本专利技术在钢材表面原位生长LDH/Si具有优异的耐腐蚀性，延缓锈蚀作用强，且制备过程绿色环保。
附图说明
[0023]图1为空白钢片(Blank)、对比例2附着LDH的钢片以及实施例1附着LDH/Si的钢片的XRD图；
[0024]图2为对比例2制备的LDH以及实施例1制备的LDH/Si的FTIR峰图；
[0025]图3为对比例2附着LDH的钢片以及实施例1附着LDH/Si的钢片的SEM/EDS图；
[0026]图4为实施例1制备的LDH/Si的面元素分布图；
[0027]图5为分别附着实施例1一步法制备的LDH/Si(a)、对比例1两步法制备的LDH/Si(b)和对比例2制备的纯LDH(c)的钢片在3.5wt.％的NaCl溶液中随时间变化的形貌图；
[0028]图6为实施例1制备的LDH/Si在3.5wt.％NaCl溶液中的Nquist图；
[0029]图7为图6的前面圆弧放大版；
[0030]图8为实施例1制备的LDH/Si在3.5wt.％NaCl溶液中的Bode
‑
阻抗图；
[0031]图9为附着实施例1制备的LDH/Si的钢片在3.5wt.％NaCl溶液中的Bode相位角图；
[0032]图10为划痕后的LDH/Si在3.5wt.％NaCl溶液中随时间变化的Nquist图；
[0033]图11为划痕后的LDH/Si在3.5wt.％NaCl溶液浸泡4d后进行的划痕处元素面扫；
[0034]图12为划痕后的LDH/Si空白样划痕处元素面扫；
[0035]图13为附着实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止钢腐蚀的层状双金属氢氧化物
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硅烷复合膜的原位制备方法，包括以下步骤：将二价金属盐、三价金属盐、碱源、硅烷和水混合，得到混合溶液；将钢材置于所述混合溶液中，进行水热反应，在所述钢材表面原位生长得到层状双金属氢氧化物
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硅烷复合膜。2.根据权利要求1所述的原位制备方法，其特征在于，所述二价金属盐包括硝酸镁和硝酸钴中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的原位制备方法，其特征在于，所述二价金属盐和三价金属盐的摩尔比为2～3：1。4.根据权利要求1所述的原位制备方法，其特征在于，所述三价金属盐包括硝酸铝和硝酸铁中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的原位制备方法，其特征在于，所述碱源为尿素。6.根据权利要求1所述的原位制...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪舒贤，董必钦，邢锋，彭铭，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：