硬脂酸镁改性镁粉富镁底漆的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及富镁底漆，具体的说是一种硬脂酸镁改性镁粉富镁底漆的制备方法。
【背景技术】
[0002]富镁底漆腐蚀防护作为无铬化腐蚀防护技术的替代技术在许多领域尤其是航空领域有广泛的应用前景。富镁底漆对铝合金的腐蚀防护是一种牺牲阳极的电化学阴极保护策略。即当腐蚀介质透过涂层到达富镁底涂与铝或铝合金基底界面时，由于镁的腐蚀电位低于铝及铝合金的腐蚀电位，镁首先与腐蚀介质发生腐蚀反应，从而防止基底金属发生腐蚀。
[0003]然而，由于镁粉非常活泼，在应用过程中通常会迅速发生反应生成不导电的腐蚀产物，大量的Mg的腐蚀产物使活性镁粉与基底金属之间的电连接中断，基底铝或铝合金将发生腐蚀，富镁底涂的阴极保护作用失效。通过对镁粉进行表面改性，降低镁粉的反应速度，延长富镁底涂的阴极保护寿命是富镁底漆的发展方向之一。目前对镁粉的改性技术主要有预先碳酸溶液对镁粉进行处理使其表面生成一层碳酸镁。此种方法虽然提高了富镁涂层的耐蚀性能，但是改变了镁粉的表面形貌，并消耗了部分镁粉。表面活性剂改性镁粉可以利用表面活性剂与镁粉表面的化学吸附对镁粉进行改性，镁粉表面的有机碳链将可以降低镁粉的反应速度，从而延长富镁底漆的使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种硬脂酸镁改性镁粉富镁底漆的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]—种硬脂酸镁改性镁粉富镁底漆的制备方法:
[0007]I)将乙酸丁酯与硬脂酸镁磁力搅拌混合，得混合液a ;再将镁粉加入至混合液a中，20-400C下搅拌24-48h，得到硬脂酸镁改性的镁粉乙酸丁酯混合液b，对混合液b过滤，沉淀物在室温下干燥，即硬脂酸镁改性镁粉；
[0008]2)将二甲苯和正丁醇加入至环氧树脂(NPSN901 X 75)中，搅拌均匀，得混合液c ;再将聚酰亚胺(5115)加入到混合液c中，并搅拌均匀，得混合液d ;
[0009]其中，环氧树脂与聚酰亚胺的质量比为2-4:1 ;二甲苯与正丁醇的质量比为1-2:1 ；
[0010]3)将上述硬脂酸镁改性镁粉加入到混合液d中，搅拌均匀得到富改性镁环氧混合液f，静置待用，其中，上述硬脂酸镁改性镁粉与混合液d质量比为0.63-0.83:1。
[0011]所述改性镁环氧混合液f涂覆于吹干铝合金基片，室温干燥即得环氧富镁涂层样片，其中涂覆层厚度为100-200 μm。
[0012]所述铝合金基片是将铝合金基片打磨，打磨后分别用蒸馏水和无水乙醇进行清洗，清洗后的基片泡在无水乙醇中备用。
[0013]所述铝合金基片打磨为50mmX 50mm的铝合金，分别用140#、400#、600#及800#的砂纸进行打磨。
[0014]所述步骤I)优选是，镁粉加入至混合液a中，20°C下搅拌48h，得到硬脂酸镁改性的镁粉乙酸丁酯混合液b，对混合液b过滤，沉淀物在室温下干燥48h，即硬脂酸镁改性镁粉。
[0015]所述优选，环氧树脂NPSN901 X 75与聚酰亚胺5115的质量比为3:1。
[0016]所述优选，甲苯与正丁醇的质量比为1:1。
[0017]所述优选，改性镁粉与环氧树脂溶液c的质量比为0.70:1.
[0018]本发明具有以下优点:
[0019]本发明硬脂酸镁改性镁粉富镁底漆的制备是通过硬脂酸镁极性端与镁粉表面极性官能团结合，在镁粉表面形成一层有机单分子层。此单分子层将使镁粉的原始表面形貌得以最大程度地保留。并且，表面有机连的疏水性将降低腐蚀防护过程中腐蚀介质与镁粉表面的反应速度及腐蚀过程中致密腐蚀产物的形成，延长镁粉的腐蚀防护过程中的使用寿命。此方法制备的富镁涂层将在航空、海洋工程等防腐领域发挥重大作用，具体为:
[0020]1.硬脂酸镁改性镁粉过程中不发生镁粉消耗，将提高镁粉的利用率，尽可能地降低使用成本，加快富镁底漆的应用进程。
[0021]2.硬脂酸镁改性镁粉是利用硬脂酸镁的极性端与镁粉粒子上的极性官能团之间的化学键结合在镁粉表面形成一层非常薄的有机层。此有机层非常薄，镁粉的原始形貌可以得以最大程度地保留。
[0022]3.硬脂酸镁改性镁粉表面形成的有机层具有疏水性能，将降低腐蚀介质与镁粉的接触，减缓镁粉的反应速度。并且，疏水碳链将降低致密腐蚀产物的形成，使镁粉反应得以平稳进行，并保证腐蚀介质在腐蚀防护过程中与镁粉的接触，从而增加了镁粉的有效使用时间，并有效地提高富镁底漆的使用寿命。
【附图说明】
[0023]图1为本发明实施例提供的镁粉和硬脂酸镁改性镁粉的红外图谱；
[0024]图2为本发明实施例提供的镁粉和硬脂酸镁改性镁粉的放大500倍的SEM图片；
[0025]图3为本发明实施例提供的浸泡O天后富改性镁富镁涂层放大200倍的侧面SEM图片；
[0026]图4为本发明实施例提供的浸泡35天后富改性镁富镁涂层放大200倍的侧面SEM图片。
[0027]图5为本发明实施例提供的浸泡35天后富改性镁富镁涂层样片的XRD测试结果。
【具体实施方式】
[0028]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0029]本发明涉及富镁底漆，具体的说是一种硬脂酸镁改性镁粉富镁底漆的制备方法。本发明通过将镁粉分散在硬脂酸镁的乙酸丁酯溶液中并进行搅拌来获得硬脂酸镁改性镁粉，此改性镁粉用以制备富镁底漆。本发明方法在不改变镁粉表面原始形貌和组成的情况下可以降低镁粉在阴极保护过程中反应速度，延长了富镁底漆的使用寿命，将在航空、海洋工程等防腐领域发挥重大作用。
[0030]实施例1
[0031]硬酸镁改性镁粉富镁底漆的制备方法按照以下步骤进行:
[0032]—、硬脂酸镁改性镁粉的制备:首先将10mL的乙酸丁酯加到250mL的锥形瓶中。称取70mg硬脂酸镁，并将其加入到乙酸丁酯溶液中，磁力搅拌，得混合液a。称取400目的镁粉8.0g，并将其加入到a中，20°C下搅拌24h，得到硬脂酸镁改性的镁粉乙酸丁酯混合液
bo
[0033]二、将步骤一制备的硬脂酸镁改性镁粉乙酸丁酯混合液b进行过滤，过滤后的镁粉在室温下进行干燥48h，即硬脂酸镁改性镁粉。镁粉和硬脂酸镁改性镁粉用红外进行表征(参见图1)。改性镁粉在1465和1577cm 1处的特征峰为硬脂酸镁中COO-官能团的伸缩振动特征峰，2849和2916cm 1处的特征峰为-CH 2_官能团的特征吸收峰。红外表征结果说明镁粉表面有硬脂酸镁存在。镁粉与改性镁粉的表面形貌参见图2。从SEM图看出镁粉改性前后其表面形貌未发生变化，说明硬脂酸镁改性很好地保留了镁粉的原始形貌。
[0034]三、2024铝合金基片的制备:将2024铝合金切成50mmX50mm的小片。分别用140#,400#,600#及800#的砂纸进行打磨，将打磨后的基片分别用蒸馏水和无水乙醇进行清洗，清洗后的基片泡在无水乙醇中备用。
[0035]四、用烧杯称取3.0597克NPSN901X75环氧树脂。称取1.3597克二甲苯和1.3599克正丁醇，混合均匀，并加入到环氧树脂中，搅拌均匀，得混合液C。将1.0198克5115聚酰亚胺加入到混合液c中，并搅拌均匀，得混合液d。
[0036]五、将4.7594克镁粉或改性镁粉加入到混合液d中，搅拌均匀得到富镁环氧混合液e，静置待用。其中，镁粉与步骤四中制备混合液d的质量比为0.70:1。
[0037]六、将步骤三制备的铝合金基片吹干。称取0.5048g混合液e并涂覆到铝合金基片上，室温干燥48h后即得富改性镁富镁底漆(参见图3)。从图中可以看出富镁涂层中镁粉互相连接，保证抗腐蚀过程中的电连接，为铝合金基地提供阴极电化学保护。
[0038]步骤六中干燥后的富镁涂层的厚度约为100 μπι。
[0039]七、将步骤六制备的富镁涂层浸泡到质量浓度为3.5wt%的NaCl溶液中，35天后对富镁涂层的洁面进行检测，参见图4。从图中可以看出，富镁涂层浸泡35天后其截面形貌未发生较大变化。涂层中镁粉颗粒很好地保持了原始形貌，并且涂层与铝基底结合比较紧密，说明铝合金基地未发生腐蚀。图5为浸泡35天后样片的XRD图。图中只有镁和基底铝的特征峰，说明在经过35天浸泡后富镁涂层中的镁粉消耗量较少，仍能继续为铝基底提供腐蚀防护作用。
[0040]实施例2
[0041]—、硬脂酸镁改性镁粉的制备:首先将120mL的乙酸丁酯加到250mL的锥形瓶中。称取84mg硬脂酸