[发明专利]缓蚀性阴离子插层水滑石/氧化物复合材料制备及应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种缓蚀剂插层类水滑石/纳米氧化物复合材料的制备法。本发明还涉及该复合材料的防腐应用方法。

(二)背景技术

传统的金属及其合金材料的耐腐蚀处理工艺含有铬或重有色金属对人体不安全，研制无铬、有效、环境友好的防腐涂层是过去几十年中国内外研究者一直苦苦钻研的课题。近年来，为增强金属及其合金的防腐性能，降低成本，用传统的涂装工艺和新材料实现防腐、环境友好、美观并具有伪装功能和耐久性(10年或更长)的涂装体系更是值得研究的课题。因此新型防腐功能性涂层的填充材料的开发具有广阔的空间，既要利用纳米尺寸效应与维度限制效应，又要兼顾其化学稳定性与耐腐蚀能力，同时需考虑生产工艺简便易行。

国内外研究者在这方面开展了一些卓有成效的研究工作，其研究成果发表于国内外重要期刊。在国内，浙江大学的谢德明博士将富锌漆中掺入硅烷偶联剂用于碳钢表面防腐，延长了富锌涂层的阴极保护期(谢德明，冯海，马晓春.腐蚀科学与防护技术.2005(17)：237.)。中科院金属研究所的韩恩厚研究员等将纳米氧化锌以不同比例添加于聚氨酯涂料中，大大提高了纳米复合涂层的抗介质渗透能力，且明显优于普通涂层(杨立红，刘福春，韩恩厚.材料研究学报.2006(20)：354.)。在国外，Dyes Pigments 2007(75)：687.K.J.Sreeram基于钼、铈化合物的防腐特性，成功地合成了可替代铬酸盐颜料的NaCe_0.5(MoO₂)晶体。文献Mater.Corros.2001(52)：896.H.N.McMurray等人研究了Ce³⁺和Ca²⁺阳离子型蒙脱土作为腐蚀抑制剂对电镀钢的抗腐蚀保护性能。从以上国内外研究现状我们可以看出，在有机涂料的防腐新工艺上取得了一系列令人瞩目的成果。

由于水滑石具有良好的层间离子可交换性及片层结构的阻滞性，近年来，水滑石在防腐领域的研究引起了人们的广泛关注。文献Scripta Mater.2007(56)：927.J.K.Lin等人首次将Mg-Al-CO₃^2-水滑石用于镁合金的防腐蚀薄膜。本发明提出将缓蚀性阴离子引入水滑石层间，同时，在水滑石的合成过程中原位生成纳米氧化物，从而提供一种具有新型防腐功能性的缓蚀性阴离子插层水滑石/纳米氧化物复合材料，这种新型防腐功能性涂层具有良好的抗渗透性和防腐蚀性。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种通过引入具有抗腐蚀作用的缓蚀剂及在反应过程中原位生成的纳米氧化物来提高缓蚀剂的释放量的缓蚀性阴离子插层水滑石/纳米氧化物复合材料制备方法。本发明的目的还在于提供一种降低涂层的吸水性，特别对提高镁合金防腐涂层的防腐性能具有潜在的应用价值的缓蚀性阴离子插层水滑石/纳米氧化物复合材料的应用方法。

本发明的目的是这样实现的：

缓蚀性阴离子插层水滑石/纳米氧化物复合材料的化学组成为M_aO_b/[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A)^n-_x/n·mH₂O；其中M²⁺代表+2价金属离子，是Mg²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Ce²⁺或Fe²⁺；M³⁺代表+3价金属离子，是Al³⁺、Cr³⁺、Ce³⁺、Fe³⁺或Ti³⁺；A^n-为具有缓释效果的阴离子，是钒酸盐、钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐或磷钼酸盐；M_aO_b代表+2价和+3价金属离子的氧化物，以+2价金属离子的氧化物为主。

所述的M_aO_b代表+2价和+3价金属离子的氧化物的金属离子是Mg²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺或Fe³⁺。

本发明的缓蚀性阴离子插层水滑石/纳米氧化物复合材料制备方法为：