一种金属板钝化剂及其制备方法

本发明涉及金属防腐，具体涉及一种金属板钝化剂及其制备方法。

背景技术：

1、金属在大气中，会与氧、水及其它杂质在一定条件下发生化学作用或电化学作用而产生金属腐蚀，金属腐蚀不仅使金属材料本身在其外形、色泽以及机械性能方面受到破坏，更主要的是使其制品的质量等级下降、精度和灵敏度受损，虽然金属表面腐蚀产生的锈斑可以从金属基体上除去，但这些方法常常耗时长且还会降低金属的强度。

2、钝化处理是金属材料常用的表面处理技术，传统工艺中采用铬酸盐对金属表面进行钝化处理，但是六价铬是一种强致癌物质，对环境破坏和人体健康危害很大，随着人们环保意识逐步增强，世界各国相继出现了限制或禁止使用六价铬钝化剂政策，因此，开发一款耐蚀性能好、使用方便、安全环保的无铬钝化剂具有重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属板钝化剂及其制备方法，解决传统的钝化剂耐蚀性能不佳的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种金属板钝化剂的制备方法，包括如下制备步骤：

4、(1)改性纳米二氧化硅的制备：将钛酸酯偶联剂加入到有机溶剂中，加热搅拌溶解，然后向其中加入纳米二氧化硅，搅拌混合均匀，再对其进行洗涤、抽滤，所得固体经干燥、研磨和过筛，即得到改性纳米二氧化硅；

5、(2)改性二氧化钛溶胶的制备：将钛酸四丁酯、无水乙醇和去离子水搅拌混合均匀，然后在搅拌状态下以1-2滴/秒的速度向其中滴加冰乙酸，滴加完成后继续搅拌30-60min，接着向其中加入改性活性炭，再搅拌2-3h，调节溶液的ph为6-7，即得到改性二氧化钛溶胶；

6、(3)钝化剂的制备：将改性纳米二氧化硅和改性二氧化钛溶胶加入到环氧树脂中，搅拌混合均匀，即得到钝化剂。

7、优选的，步骤(1)中，所述钛酸酯偶联剂与纳米二氧化硅的质量比为5-10:15-25。

8、优选的，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基脂肪酸钛酸酯偶联剂。

9、优选的，所述有机溶剂为异丙醇或丙酮。

10、优选的，步骤(2)中，所述改性活性炭的制备步骤如下：将活性炭加入到(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵溶液中，在室温下搅拌混合均匀，然后升温至35-45℃，加入naoh溶液，调节溶液的ph为8.5-10，进行反应18-24h，待反应完成后，冷却至室温，调节溶液的ph为酸性，然后将反应产物进行洗涤、干燥，即得到改性活性炭。

11、优选的，所述活性炭与(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵溶液的质量比为1:2-4。

12、优选的，naoh溶液的浓度为1-2mol/l。

13、优选的，步骤(2)中，钛酸四丁酯、无水乙醇、冰乙酸、去离子水和改性活性炭的质量比为10-15:60-80:4-7:10-15:5-8。

14、优选的，步骤(3)中，所述改性纳米二氧化硅、改性二氧化钛溶胶和环氧树脂的质量比为2-5:10-20:15-30。

15、本发明还提供由上述制备方法所制备得到的钝化剂。

16、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

17、(1)本发明中改性二氧化钛溶胶与环氧树脂混合后，在金属材料的表面形成具有三维网络结构的膜层，同时改性二氧化钛溶胶与环氧树脂中的活性基团相互作用，生成牢固的耐水化学键，形成结构紧凑的网状骨架，阻止水分子透过膜层，进而提高了金属材料的耐腐蚀性能。

18、(2)本发明通过对纳米二氧化硅进行改性，提高了纳米二氧化硅在改性二氧化钛溶胶与环氧树脂中的分散性能，部分改性纳米二氧化硅均匀填充在三维网络结构的孔隙中，使膜层更加紧密，阻碍了腐蚀介质透过膜层向金属材料表面的渗透，进一步改善了金属材料的耐腐蚀性能。

19、(3)本发明采用改性活性炭粉对二氧化钛溶胶进行改性，活性炭粉具有比表面积大和吸附性能好的优点，利用活性炭粉对腐蚀介质进行吸附，防止腐蚀介质浸入金属材料表面，通过对活性炭粉进行烷基化改性，改性活性炭粉中的烷基长链具有疏水的特性，能够有效阻止水分子对金属基底的腐蚀，此外，活性炭具有蓬松多孔的结构，部分改性纳米二氧化硅填充在活性炭的孔隙结构中，与改性活性炭粉中的烷基长链协同作用，共同增加了空间位阻，减缓了金属基体的腐蚀。

技术特征：

1.一种金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钛酸酯偶联剂与纳米二氧化硅的质量比为5-10:15-25。

3.根据权利要求2所述的金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基脂肪酸钛酸酯偶联剂。

4.根据权利要求1所述的金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为异丙醇或丙酮。

5.根据权利要求1所述的金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改性活性炭的制备步骤如下：将活性炭加入到(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵溶液中，在室温下搅拌混合均匀，然后升温至35-45℃，加入naoh溶液，调节溶液的ph为8.5-10，反应18-24h，待反应完成后，冷却至室温，调节溶液的ph为酸性，然后将反应产物进行洗涤、干燥，即得到改性活性炭。

6.根据权利要求5所述的金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，所述活性炭与(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵溶液的质量比为1:2-4。

7.根据权利要求5所述的金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，naoh溶液的浓度为1-2mol/l。

8.根据权利要求1所述的金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，钛酸四丁酯、无水乙醇、冰乙酸、去离子水和改性活性炭的质量比为10-15:60-80:4-7:10-15:5-8。

9.根据权利要求1所述的金属板钝化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述改性纳米二氧化硅、改性二氧化钛溶胶和环氧树脂的质量比为2-5:10-20:15-30。

10.如权利要求1-9任一项所述制备方法所制备得到的钝化剂。

技术总结
本发明公开了一种金属板钝化剂及其制备方法，包括改性纳米二氧化硅的制备、改性二氧化钛溶胶的制备以及钝化剂的制备3个步骤，本发明中改性二氧化钛溶胶与环氧树脂混合后，在金属材料的表面形成具有三维网络结构的膜层，同时改性二氧化钛溶胶与环氧树脂中的活性基团相互作用，生成牢固的耐水化学键，形成结构紧凑的网状骨架，阻止水分子透过膜层，进而提高了金属材料的耐腐蚀性能，同时通过对纳米二氧化硅进行改性，提高了纳米二氧化硅在改性二氧化钛溶胶与环氧树脂中的分散性能，部分改性纳米二氧化硅均匀填充在三维网络结构的孔隙中，使膜层更加紧密，阻碍了腐蚀介质透过膜层向金属材料表面的渗透，进一步改善了金属材料的耐腐蚀性能。

技术研发人员：张磊,吴明元,陈京帅
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10