[发明专利]基于酸碱双响应智能纳米容器的防腐涂层制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属防腐涂层的制备方法, 尤其是一种基于酸碱双响应智能纳米容器的防腐涂层制备方法及应用，属于金属腐蚀防护领域。

背景技术

一直以来，金属腐蚀问题是全球迫切需要解决的难题之一。广义的腐蚀是指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。腐蚀损失包括直接损失和间接损失，世界各国每年因腐蚀造成的直接经济损失约占其国民生产总值的2%-4%。因此，应用科学技术减少腐蚀带来的损失已经迫在眉睫。

随着科技的进步，科研人员将纳米容器掺杂入防腐涂层，这使得涂层的自修复领域的研究取得了飞速发展。Shchukindeng等^[1]制备出的介孔二氧化硅材料具有高比表面积和较大孔容的特点。将吸附有苯并三氮唑的纳米容器掺入到SiO₂/ZrO₂的溶胶-凝胶涂层中，考察涂层对于AA2024铝合金在0.1mol/L的NaCl溶液中的防腐能力，实验结果表明该纳米容器有利于涂层自修复功能的发挥。Kartsonakis等^[2]以聚苯乙烯微球为模板制备了钼酸铈中空纳米微球，吸附巯基苯并噻唑。将负载的钼酸铈微球掺入到有机硅酸盐涂层中，考察涂层中的纳米粒子对涂层的稳定性的影响和修复缺陷的功效。研究结果表明，当纳米颗粒的质量分数为4%时，涂层具有最佳稳定性能和防腐性能。然后，上述制备所得到的防腐涂层不具备酸碱刺激响应可控释放，浪费缓蚀剂，无法对金属表面形成持久、稳定有效地防护。

[1] Borosova D, Mohwald H, Shchukin D G. Mesoporous silica nanoparticles for active corrosion protection[J]. Advaned Materials, 2006, 18: 1672-1678

[2] Kartsonakis I A, Balaskas A C, Koumoulos E P, Charitidis C A, Kordas G C. Incorporation of ceramic nanocontainers into epoxy coatings for corrosion protection of hot dip galvanized steel[J]. Corrosion Science, 2012, 57: 30-41。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能对酸碱刺激进行快速响应并可控释放缓蚀剂对金属表面进行持久防护的基于酸碱双响应智能纳米容器的防腐涂层制备方法及应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于酸碱双响应智能纳米容器的防腐涂层制备方法，包括以下步骤：

1）、制备中空介孔二氧化硅微球，作为吸附缓蚀剂苯并三氮唑的载体；

2）、对中空介孔二氧化硅微球表面进行改性形成可对缓蚀剂苯并三氮唑进行可控释放的智能纳米容器；

3）、将封装缓蚀剂苯并三氮唑的中空介孔二氧化硅微球掺入纳米粒子溶胶中，在金属表面沉积得到防腐涂层。

作为优选，所述步骤1）具体过程为，

11）、将聚苯乙烯水溶液加入到十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、乙醇和浓氨水的混合液中，室温下搅拌；所述聚苯乙烯和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1～1.2，去离子水、乙醇、浓氨水的体积比为29:15:1；

12）、将正硅酸乙酯加入到步骤11）得到的混合液中，反应48～72 h后，产物经离心分离，乙醇清洗后，在500～550℃下煅烧6～8h；所述正硅酸乙酯与混合液的体积比为1:40；

13）、将步骤12）煅烧后的产物置入盐酸和乙醇的混合液中，60～80℃回流反应4～6h；所述盐酸和乙醇的体积比为1:10～20；

14）、将步骤13）反应后的产物进行离心分离，甲醇清洗，真空干燥得到中空介孔二氧化硅微球。

3、根据权利要求2所述的基于酸碱双响应智能纳米容器的防腐涂层制备方法，其特征在于：所述聚苯乙烯水溶液的质量分数为8%～10%。

作为优选，所述步骤2）具体过程为，