[发明专利]用于抑制腐蚀的体系、组合物和方法

说明书

技术领域

本公开总体涉及用于抑制腐蚀的体系、组合物和方法。

背景技术

对于暴露于环境的材料、特别是金属而言，腐蚀损伤是一个花费较高的问题。据估计，因腐蚀引起的总花费占到工业化国家的国内生产总值的百分之几。仅在宇航工业，每年因腐蚀损伤引起的损失就超过了20亿美元。因此，人们已尝试了很多解决方案来防止或减少腐蚀的影响。

在化学上，金属腐蚀可以被描述为由阳极金属氧化和阴极氧化剂还原构成的一对电化学反应。金属材料在各种气体和/或水性环境(例如大气中的湿空气)中腐蚀。通常，金属腐蚀在其初期在水中产生可溶性金属离子，随后，这些金属离子发展成固体腐蚀沉淀物，例如金属氧化物和氢氧化物。

腐蚀保护可以采取多种形式，例如将某些元素引入可腐蚀的基体金属中、产生抗腐蚀合金和/或添加表面涂层，例如化学转化涂层、金属镀层或油漆。在使用时，可以向可腐蚀表面添加额外的防潮屏障，例如各种润滑剂和/或保护剂。常规的金属用表面涂层可以使用六价铬作为活性腐蚀抑制成分。尽管有效，但仍在寻找六价铬的环境优选的替代物。然而，六价铬的替代物通常有多种局限，包括腐蚀抑制功效低、与常见涂料的相容性不佳和成本高。因此，需要改进的和/或更加环境友好的抑制腐蚀的体系、组合物和方法。

发明内容

公开了腐蚀抑制体系，包括经涂布的基底、涂料和腐蚀抑制化合物，及其制造方法。这些体系和方法包括腐蚀抑制化合物，所述化合物可响应于表面腐蚀，而在出现腐蚀前驱事件时释放出活性抑制剂基团。腐蚀抑制化合物包括通过不稳定连接与腐蚀抑制化合物连接的至少两个抑制剂基团。所述不稳定连接被选择为使得腐蚀刺激(例如局部电场、pH变化、氧化还原电势和/或腐蚀电势)足以使所述不稳定连接分裂并释放出解离的抑制剂基团。腐蚀抑制化合物可以是聚合物和/或大环多硫化物。

在一些方面，腐蚀抑制涂料可以通过选择腐蚀抑制化合物、选择适合于涂布基底的载体和将二者混合来产生。适合于涂布基底的载体通常在未固化状态下具有反应性，尤其是对硫醇基、硫酮基、氨基和/或酰氨基具有反应性。从腐蚀抑制化合物释放出的解离的抑制剂基团可以包括反应性硫醇基、硫酮基、氨基和/或酰氨基。其他不稳定连接常常包括硫键和/或金属-硫键。然而，本文公开的腐蚀抑制化合物通常不与载体反应。因此，将腐蚀抑制化合物与载体(甚至是反应性载体)混合，会得到功能性腐蚀抑制涂料，适合于保护可腐蚀的基底。

在一些方面，腐蚀抑制化合物可以被选择为特异性地贴附于一定基底和/或与一定基底具有特异性亲和力。特别是，大环腐蚀抑制化合物通常可以针对与金属和/或金属合金表面的特异性亲和力进行设计和/或选择。因此，当用于涂布的基底上时，对该基底具有特异性亲和力的腐蚀抑制化合物通常靠近该基底。

附图说明

图1是根据本公开的在基底上的腐蚀抑制体系的说明性非排他性实例的示意图。

图2是根据本公开的腐蚀抑制化合物的说明性非排他性实例的示意图。

图3是根据本公开的具有解离的抑制剂基团的腐蚀抑制化合物的说明性非排他性实例的示意图。

图4是说明根据本公开的制造腐蚀抑制体系的方法的流程图。

具体实施方式

本公开的腐蚀抑制体系通常在基底(例如金属)上形成钝化涂层。然而，当腐蚀前驱事件改变局部环境(腐蚀刺激)时，腐蚀抑制体系释放出具有活性的腐蚀抑制剂基团。腐蚀抑制体系包含腐蚀抑制化合物，所述化合物包含至少两个腐蚀抑制剂部分，这些部分在本文中亦可称为腐蚀抑制剂基团和/或腐蚀抑制官能团。腐蚀抑制体系可以包含带有腐蚀抑制剂基团的聚合物和/或大环。通常，所述腐蚀抑制体系不含六价铬。

腐蚀通常是由基底上的阳极部位和阴极部位之间的局部电偶造成的。当阳极部位和阴极部位之间的局部电势足够大时，可以在阳极部位和/或阴极部位形成腐蚀产物。腐蚀抑制体系通过释放腐蚀抑制剂基团来使腐蚀停止，而不是使腐蚀产物形成。所释放的腐蚀抑制剂基团，亦称为解离的抑制剂基团，通常扩散至腐蚀部位并“关闭”或“调低”阴极和/或阳极腐蚀反应。局部电流作用随后停止，由此使腐蚀抑制化合物停止释放另外的腐蚀抑制剂基团。因此，可以用本公开所述的腐蚀抑制体系来实现针孔和/或划痕保护，以及未受损害的电偶(例如，配有不同的金属紧固件的金属结构)周围的保护。