一种高效缓释防闪锈剂的制备方法及其应用与流程

本发明涉及涂料助剂，尤其涉及一种高效缓释防闪锈剂的制备方法及其应用。

背景技术：

1、防闪锈剂是一种用于防止金属表面闪锈(即快速氧化)的化学物质或涂层。包含以下种类：防锈涂层，涂覆一层特殊的防锈涂层在金属表面，形成一种保护层，阻隔氧气和水分的接触，从而减缓金属的氧化反应。常见的防锈涂层包括有机涂层(如油漆、聚合物涂层)、无机涂层(如磷化、氧化、镀锌等)和防腐蚀涂层(如防腐蚀油漆、防腐蚀涂料等)。防锈油是一种将腐蚀抑制剂溶解在油中形成的润滑剂，可以涂覆在金属表面形成一层保护膜，防止金属的氧化反应。防锈油广泛应用于金属加工、储存和运输等领域。缓蚀剂是一类添加在金属材料中的化学物质，通过与金属表面发生化学反应形成一层保护膜，防止金属的氧化反应。常见的缓蚀剂包括有机缓蚀剂和无机缓蚀剂，它们可以通过溶液、涂层或浸渍的方式应用于金属表面。吸湿剂可以吸收空气中的水分，减少金属表面的湿度，从而降低金属的氧化速度。常见的吸湿剂包括干燥剂、湿度控制包和湿度吸附材料等。气相抑制剂是一种通过在金属表面形成一层薄膜，阻隔空气中的氧气和水分与金属接触的技术。这些抑制剂可以以气体或液体形式施加在金属表面，形成一层保护膜，防止金属的氧化反应。这些技术通常根据具体的应用需求和金属材料的特性选择和组合使用，以提供有效的防闪锈保护。

2、虽然防锈涂层是一种常用的防闪锈技术，但它们也存在耐久性差、磨损性低、对高温环境不耐受、疏水性差、防闪锈性能不足的缺点，本发明通过不断的研究和发现，提供一种高效缓释防闪锈剂，以克服这些缺点并提供更好的防锈保护。

3、中国发明专利申请cn114907711b公开了一种防闪锈剂及其制备方法和应用。该发明的防闪锈剂包括以下质量份的组分：有机锌螯合物：10份～40份；羧酸盐：10份～40份；有机磷酸：15份～50份；有机醇胺：30份～70份；吗啉离子液体：10份～25份；吡啶离子液体：10份～25份；水：100份。该发明的防闪锈剂的制备方法十分简单，将各组分按配比分批次混合均匀即可。该发明的防闪锈剂具有防闪锈效果优异、绿色环保、价格低廉等优点，特别适用于水性丙烯酸涂料和水性醇酸涂料，应用前景广阔。但是该发明制备的防闪锈剂疏水性能弱、防闪锈性能差，应用面窄。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术中防闪锈剂疏水性能弱、防闪锈性能差，应用面窄的缺点，本发明所要解决的技术问题是提供一种疏水性能强、防闪锈性能好，应用面广的高效缓释防闪锈剂的制备方法及其应用。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种高效缓释防闪锈剂的制备方法如下：

4、步骤1、将氟化锂加入到盐酸中，然后搅拌，加入碳化钛纳米片，在40～50℃下搅拌，得到悬浮液；将水加入到悬浮液中，然后搅拌，在氮气气氛保护下连续超声处理，离心，收集单层纳米片，干燥，得到预处理纳米片；

5、步骤2、将3-巯基丙酸和邻苯二胺加入到盐酸中，回流，然后加入水，采用ph调节剂诱导沉淀生成，过滤收集沉淀，用水洗涤，得到改性剂；

6、步骤3、将步骤1制备的预处理纳米片和tris-hcl加入到水中，然后用ph调节剂将ph调整到8～9，搅拌，加入盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺，搅拌，再加入复合剂、步骤2制备的改性剂，搅拌，过滤以去除杂质，将滤纸上的固体用水清洗，干燥，得到防闪锈剂。

7、优选的，所述高效缓释防闪锈剂的制备方法如下，以重量份计：

8、步骤1、将0.4～0.6份氟化锂加入到13～18份5～10mol/l盐酸中，然后100～500rpm搅拌20～40min，加入0.4～0.6份碳化钛纳米片，在40～50℃下100～500rpm搅拌24～48h，得到悬浮液；将30～50份水加入到悬浮液中，然后搅拌，在氮气气氛保护下连续超声处理，离心，收集单层纳米片，在真空烘箱中50～70℃干燥10～30h，得到预处理纳米片；

9、步骤2、将5～7份3-巯基丙酸和4～6份邻苯二胺加入到25～35份3～5mol/l盐酸中，回流，然后加入250～350份水，采用ph调节剂诱导沉淀生成，过滤收集沉淀，用水洗涤，得到改性剂；

10、步骤3、将0.1～0.3份步骤1制备的预处理纳米片和0.1～0.2份tris-hcl加入到45～55份水中，然后用ph调节剂将ph调整到8～9，100～500rpm搅拌4～8h，加入0.1～0.3份盐酸多巴胺和0.5～2份聚乙烯亚胺，100～500rpm搅拌1～3h，再加入0.4～0.6份复合剂、0.2～0.4份步骤2制备的改性剂，100～500rpm搅拌1～3h，过滤以去除杂质，将滤纸上的固体用水清洗，50～70℃干燥4～6h，得到防闪锈剂。

11、优选的，所述步骤1中的离心各自独立地为3000～10000rpm离心10～40min。

12、优选的，所述步骤1中的超声处理时间为4～8h，超声功率为100～400w，超声频率为20～60khz。

13、优选的，所述步骤2中的回流是在80～110℃氮气气氛下回流24～72h。

14、优选的，所述步骤2和步骤3中ph调节剂各自独立地为0.5～5mol/l氢氧化钠水溶液。

15、所述复合剂的制备方法如下：

16、将十六烷基三甲氧基硅烷加入到无水乙醇中，搅拌，然后缓慢滴加氢氧化钠水溶液，继续搅拌，然后加入氧化锌，加热搅拌，离心，收集固体，无水乙醇洗涤，冷冻干燥，得到复合剂。

17、优选的，所述复合剂的制备方法如下，以重量份计：

18、将2～3份十六烷基三甲氧基硅烷加入到40～60份无水乙醇中，100～500rpm搅拌10～30min，然后缓慢滴加4～6份0.5～2mol/l氢氧化钠水溶液，滴加速度为0.4～0.6ml/min，继续100～500rpm搅拌0.5～2h，然后加入0.4～0.6份氧化锌，加热至45～55℃在100～500rpm搅拌10～20h，8000～12000rpm离心3～10min，收集固体，无水乙醇洗涤1～3次，冷冻干燥，得到复合剂。

19、所述高效缓释防闪锈剂用于制备涂料。

20、所述涂料包括丙烯酸涂料、环氧涂料、醇酸涂料和聚氨酯涂料中的至少一种。

21、本发明中改性剂通过与金属底物和锌离子配合，促进了配合物的形成。相比之下，在防闪锈剂中加入改性剂可以有效地防止闪锈腐蚀。其原因可能是防闪锈剂中改性剂与基体金属的空轨道形成配位结构，从而提高了与金属基体的附着力。防闪锈剂在保护金属中的作用通常是通过物理吸附(离子或静电相互作用)和化学吸附(电荷共享或电荷转移)来实现的。改性剂可以作为“桥梁”有效地连接涂料和金属底物。在干燥成膜过程中，改性剂中的氮原子将其未共享电子对提供给金属，从而抑制了电子转移的能力，从而增强了涂层的阻隔功能。

22、复合剂中锌配位交联结构的形成，由于具有较高的键能，本发明制备的防闪锈剂添加到涂层中，能使涂层硬化，从而显著提高了表面硬度和耐磨性。涂层的疏水性也会变高，这是可能由于改性剂与锌形成配位结构，减少了氢键的数量，提高了疏水性。另一方面，涂层的疏水性显著提高是由于十六烷基三甲氧基硅烷的强疏水性。添加改性剂的防闪锈剂添加到涂层中，还表现出优异的阻隔性能，这主要可能归因于致密的表面形貌和结构涂层的完整性。此外，复合剂作为填充物以小球的形式分散在涂层网络中，形成垂直起皱的薄片和小球在涂层表面形成气垫，气垫增加了腐蚀离子从外部进入图层的难度，有效防止腐蚀离子从外部侵入铁皮，对铁皮起到很好的保护作用。

23、本发明还通过盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺的交联，实现了预处理纳米片的表面改性，并增强了防闪锈剂。预处理纳米片为表面修饰提供了丰富的反应位点，表面改性后，预处理纳米片的形貌发生了很大的变化。由于聚乙烯亚胺具有较高的反应活性，与预处理纳米片形成化学交联。同时，聚乙烯亚胺作为一种水溶性聚合物，可以在一定程度上促进预处理纳米片在涂料基底材料中的分散。因此，改性后的预处理纳米片在水中分散良好，不易被氧化分解。由于盐酸多巴胺具有较强的附着力，其自身发生自聚合形成苯醌结构，随后与聚乙烯亚胺发生加成反应。同时，预处理纳米片可以与多巴胺和聚乙烯亚胺相互作用，在其表面形成强的连接结构，从而大大增强了预处理纳米片的稳定性。

24、随着固化过程中溶剂的蒸发，涂层内部会出现了大量的孔洞。这些孔洞为腐蚀介质的渗透提供了通道，导致涂层的耐腐蚀性较差。相反，由于预处理纳米片的加入，涂层截面上的孔隙明显减少。在这种情况下，由于预处理纳米片的高表面能和与树脂的良好相容性，孔隙由大液泡变为椭圆形。预处理纳米片对水分蒸发过程中大量液泡的形成有一定的抑制作用。此外，当引入改性的预处理纳米片时，截面孔隙率显著降低，虽然仍有细小的孔隙，但物理阻隔性能比纯树脂涂层更强。单独的预处理纳米片的加入使涂层在早期形成了迷宫效应，特别是腐蚀路径的生长。然后，预处理纳米片在涂层内部形成导电网格，发生电偶腐蚀，从而加速了涂层的腐蚀过程。相反，改性后的预处理纳米片使涂层具有优异的物理阻隔性能大大增强了其耐腐蚀性。通过盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺的表面改性，改性后的预处理纳米片在涂层中的分散性大大提高，可以有效地利用纳米材料的物理阻隔效应。同时，与涂层的良好相容性抑制了预处理纳米片的团聚，从而降低了电偶腐蚀发生的可能性。因此，改性后的预处理纳米片对提高涂层的耐蚀性具有重要作用。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果：

26、1)本发明制备的防闪锈剂采用了纳米片作为载体，并将复合剂和改性剂进行复合，这种结构可以实现高效的缓释性能，提供长期的防腐蚀保护，并且还具有较高的疏水和防闪锈性能。

27、2)本发明制备的防闪锈剂中改性剂中含有3-巯基丙酸和邻苯二胺等化合物，在高温条件下反应生成具有抗氧化性能的产物。这可以提供额外的抗氧化保护，减少金属表面的氧化反应，进一步增强防锈效果。

28、3)本发明制备的防闪锈剂中复合剂中含有十六烷基三甲氧基硅烷，可以提供良好的表面附着性，使防闪锈剂在涂层或基底表面形成均匀的覆盖层，并增加涂层的附着力和耐久性。

29、4)本发明制备的防闪锈剂具有提供持久的防腐蚀保护、抗氧化性能和良好的表面附着性的特点，它可以应用于金属制品的涂装和表面处理，有效延长其使用寿命，并提高抗腐蚀性能。