一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法与流程

本发明涉及腐蚀涂层领域，具体而言，涉及一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法。

背景技术：

1、层状双金属氢氧化物(ldh)因其独特的层状结构和阴离子交换性能被广泛应用于涂层体系。通过离子交换反应将缓蚀剂离子嵌入层状双金属氢氧化物层间，将其作为缓蚀剂的容器，当发生氯离子侵蚀时，通过环境中的氯离子和其层间的缓蚀剂阴离子发生离子交换反应将缓蚀剂逐渐释放出来，起到腐蚀抑制的作用(progress in organic coatings174(2023)107299；colloids and surfaces a:physicochemical and engineeringaspects 655(2022)130339；chemical engineering journal 446(2022)137078)。但是ldh表面富含羟基(-oh)基团，表面能较高，这使得其表面结构很不稳定，易发生团聚。同时ldh表面羟基的存在使得其在粒子之间易形成氢键，也导致容易形成聚集颗粒。当添加在涂层中时，ldh的团聚不仅影响涂层的屏障性,其不均匀分布还将影响其耐蚀性和自修复效果。这将直接影响其在涂层中的商业化应用。因而提高ldh在涂层中的分散性、降低ldh的团聚，对提高其在涂层中的最终的腐蚀防护能力，具有重要的理论和实际意义。

2、ldh与涂层中的相容性是实际应用中非常关键的问题，直接制约着ldh在防腐涂层中的工业化。haiyang wang等使用十二烷基硫酸根(sds)对镁合金表面的mgal-ldhs膜层进行修饰，得到超疏水表面(corrosion science 208(2022)110699)。同样地，youbinwang等直接将sds加入到反应物溶液中，在铝合金表面使用一步水热法合成超疏水znal-ldh膜层(applied surface science 593(2022)153400)。kunyao cao等将硬脂酸钠修饰的mgal-ldh添加到树脂中，所得到的涂层阻抗明显提升，但未分析硬脂酸钠的修饰对ldh在涂层中的分散性和与涂层的相容性的影响(surface&coatings technology 407(2021)126763)。可以总结，低表面能物种对ldh的修饰可以对ldh在涂层中的均匀分散产生重要影响，从而影响涂层的耐蚀性。含不同末端官能团的长链脂肪族低表面能物种对ldh在涂层中的分散性及其与涂层的相容性的影响和原因分析目前还未见报道。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，以解决现有技术中没有对不同官能团的长链羧酸钠盐对层状双金属氢氧化物进行修饰，探究长链羧酸钠盐的不同官能团对层状双金属氢氧化物与涂层的相容性的影响的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，所述提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法包括以下步骤：

4、s1、以二价金属硝酸盐和三价金属硝酸盐混合溶液为前驱体，利用共沉淀法制备硝酸根插层的层状双金属氢氧化物；

5、s2、配制长链脂肪酸钠溶液，所述长链脂肪酸钠溶液为月桂酸钠溶液、十二烷基硫酸钠溶液和十二烷基磺酸钠溶液中的至少一种；

6、s3、将硝酸根插层的层状双金属氢氧化物加入到长链脂肪酸钠溶液中，常温磁力搅拌，将得到的溶液进行离心、洗涤、干燥和研磨。

7、本发明所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，通过使用不同官能团的长链羧酸钠盐对层状双金属氢氧化物进行修饰，获得长链羧酸钠盐的不同官能团对层状双金属氢氧化物与涂层的相容性的影响规律，使所得到的涂层更加平整、缺陷更少，更好地发挥层状双金属氢氧化物在涂层中的物理屏障作用，赋予涂层对水分子和侵蚀性离子更好的屏障性能，对基材展现出更好的腐蚀防护性能。本发明对提高涂层及基材的服役寿命、减少涂层修补次数、减少人力成本、提高设施安全性具有重要意义。

8、进一步的，在步骤s1中，所述二价金属硝酸盐为ca(no3)2、mg(no3)2和mg(no3)2中的至少一种，所述三价金属硝酸盐为al(no3)3和fe(no3)2中的至少一种。

9、进一步的，在步骤s2中，所述长链脂肪酸钠溶液的浓度为0.02～0.06mol/l。

10、进一步的，在步骤s3中，所述硝酸根插层的层状双金属氢氧化物的质量为0.1～4g；所述长链脂肪酸钠溶液的体积为50～400ml。

11、进一步的，在步骤s3中，所述常温磁力搅拌的时间为0.1～3h。

12、进一步的，在步骤s3中，离心时离心机转速为4000～8000r/min，离心时间为2～8min。

13、进一步的，步骤s3中，干燥时在烘箱中进行干燥，干燥温度为60～120℃，干燥时间为20～80h。

14、进一步的，在步骤s1中，所述二价金属硝酸盐的浓度为0.2～0.6mol/l，所述三价金属硝酸盐的浓度为0.2～0.6mol/l。

15、进一步的，步骤s1包括以下步骤：

16、s11、取0.5mol/l二价金属硝酸盐ca(no3)2和0.25mol/l三价金属硝酸盐al(no3)3的混合溶液200ml为前驱体溶液，将前驱体溶液逐滴滴加至2mol/lnano3和3mol/lnaoh的混合溶液中，2mol/lnano3和3mol/lnaoh的混合溶液的体积为100ml，在水浴温度为60～70℃下进行共沉淀滴定反应；

17、s12、将共沉淀滴定的反应产物置于水热釜中进行水热反应，水热温度为110～130℃，水热反应的时间为23～25h；

18、s13、水热反应结束后，冷却至室温，将反应产物硝酸根插层的层状双金属氢氧化物取出，进行离心、洗涤、干燥和研磨。

19、进一步的，在步骤s13中，离心时离心机转速为7000～9000r/min，离心时间为3～7min；干燥时在烘箱中进行干燥，干燥温度为50～70℃，干燥时间为23～25h。

20、相对于现有技术而言，本发明所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法具有以下有益效果：

21、本发明所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，通过使用不同官能团的长链羧酸钠盐对层状双金属氢氧化物进行修饰，获得长链羧酸钠盐的不同官能团对层状双金属氢氧化物与涂层的相容性的影响规律，使所得到的涂层更加平整、缺陷更少，更好地发挥层状双金属氢氧化物在涂层中的物理屏障作用，赋予涂层对水分子和侵蚀性离子更好的屏障性能，对基材展现出更好的腐蚀防护性能。本发明对提高涂层及基材的服役寿命、减少涂层修补次数、减少人力成本、提高设施安全性具有重要意义。

技术特征：

1.一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，所述提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述二价金属硝酸盐为ca(no3)2、mg(no3)2和mg(no3)2中的至少一种，所述三价金属硝酸盐为al(no3)3和fe(no3)2中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，在步骤s2中，所述长链脂肪酸钠溶液的浓度为0.02～0.06mol/l。

4.根据权利要求1所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，在步骤s3中，所述硝酸根插层的层状双金属氢氧化物的质量为0.1～4g；所述长链脂肪酸钠溶液的体积为50～400ml。

5.根据权利要求1所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，在步骤s3中，所述常温磁力搅拌的时间为0.1～3h。

6.根据权利要求1所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，在步骤s3中，离心时离心机转速为4000～8000r/min，离心时间为2～8min。

7.根据权利要求1所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，步骤s3中，干燥时在烘箱中进行干燥，干燥温度为60～120℃，干燥时间为20～80h。

8.根据权利要求1所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述二价金属硝酸盐的浓度为0.2～0.6mol/l，所述三价金属硝酸盐的浓度为0.2～0.6mol/l。

9.根据权利要求2所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，其特征在于，在步骤s13中，离心时离心机转速为7000～9000r/min，离心时间为3～7min；干燥时在烘箱中进行干燥，干燥温度为50～70℃，干燥时间为23～25h。

技术总结
本发明提供一种提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，包括以下步骤：S1、以二价金属硝酸盐和三价金属硝酸盐混合溶液为前驱体，利用共沉淀法制备硝酸根插层的层状双金属氢氧化物；S2、配制长链脂肪酸钠溶液，长链脂肪酸钠溶液为月桂酸钠溶液、十二烷基硫酸钠溶液和十二烷基磺酸钠溶液中的至少一种；S3、将硝酸根插层的层状双金属氢氧化物加入到长链脂肪酸钠溶液中，常温磁力搅拌，将得到的溶液进行离心、洗涤、干燥和研磨。本发明所述的提高层状双金属氢氧化物与涂层相容性的方法，通过改变长链脂肪酸的末端官能团使得层状双金属氢氧化物与涂层相容性得到改善，提高层状双金属氢氧化物在涂层中的物理屏障作用，增加涂层的防腐性能。

技术研发人员：曹艳辉,薛君好,陈凯锋,王晶晶
受保护的技术使用者：洛阳船舶材料研究所（中国船舶集团有限公司第七二五研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5