[发明专利]一种铜金属表面的防腐蚀涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属表面防腐蚀涂料及其制备方法，尤其是涉及一种适用于金属表面尤其是铜金属表面的防腐蚀涂料，同时还公开了该防腐蚀涂料的制备方法。

背景技术

金属的腐蚀，是金属受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象。金属的腐蚀遍及国民经济各个领域，给国民经济带来了巨大的损失。在工业发达的国家中，腐蚀造成的直接经济损失占国民经济总产值的1％～4％，每年腐蚀生锈的钢铁约占产量的20％，约有30％的设备因腐蚀而报废。在中国，由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以上，占国民生产总值的4％。金属涂层防腐的应用非常广泛，比如船舶的外壳所使用的环氧树脂涂料。而防腐涂层材料的研究从最初的被动防腐作用，即仅发挥涂层的物理隔绝作用，防止金属底材与环境中腐蚀介质直接接触，发展到现今的被动防腐与主动防腐相结合，即当涂层遭到破坏时，可以继续发挥主动防腐作用，降低被保护金属的腐蚀速率。如先将主动防腐剂包覆在载体中，然后将这种载体分散在涂层内，一方面可以避免防腐蚀剂不必要的浪费，另一方面这种载体具备一定的环境响应性，当涂层受到外界环境的刺激(如PH的改变温度的改变、光照等)，或者涂层的表面被破坏，如机械损伤时，释放出防腐蚀剂如缓蚀剂等，这种复合涂层一般称为智能型防腐复合涂层。

金属铜及其合金具有较高的强度、良好的导电性和导热性，然而金属铜如果处于含离子的腐蚀溶液中时(比如氯离子、硫酸根离子等)，容易发生点蚀(即在金属表面局部出现纵深发展的腐蚀小孔。铜表面覆盖上涂层是作为金属防腐的重要方法之一，其中使用含铬酸盐的涂层是最有效的防腐方法，但是由于其具有剧毒和致癌性，目前很多国家已经禁止使用该涂层。因此，国内外研究者已经在寻找铬酸盐的替代品，有无机化合物，如饰盐、铝酸、磷酸盐等，另外还有有机缓蚀剂，比如苯并三氮唑及其衍生物、咪唑啉类化合物、苯并噻唑类化合物等。大量实践证明，混合型缓蚀剂苯并三氮唑及其衍生物对铜的防腐蚀效果比较理想，应用比较广泛，其作用机理是能在铜表面形成一层苯并三氮唑和铜离子的络合物保护膜，并且既能在阳极成膜，也能在阴极成膜，阻止水与水中溶解氧向金属表面的扩散，降低铜的腐蚀速度。

如前所述，随着外界腐蚀介质的变化，需要缓蚀剂能够长效地释放到受腐蚀破坏区域，比较有效的方法是将缓蚀剂直接加入到涂层中，涂层主要起到的是物理阻隔的作用。然而，这种直接掺入的方法有时候不能起到足够的保护作用，缓蚀剂与涂层直接接触，在大多数情况下，这种体系不具备刺激响应性释放缓蚀剂的能力，如果缓蚀剂在涂层中的溶解度比较高时，快速释放的缓蚀剂会使得涂层发生起泡现象，并且会破坏涂层的完整性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属防腐蚀涂料，其可以通过溶入有包覆有苯并三氮唑的聚合物纳米微颗粒，实现了被动保护涂层的作用，本发明采用的方法为使用聚合物纳米材料包覆缓蚀剂，再掺入涂层中，这些载体不仅可以避免缓蚀剂不必要的流失，以及缓蚀剂对涂层直接的破坏，而且具有一定环境刺激响应性，比如机械破坏、pH改变和光照等。

该金属防腐蚀涂料由以下原料按照重量配比制成：60-80份环氧丙烯酸树脂、丁醚化氨基树脂10-15份、氟碳树脂5-8份、甲基异丁基酮2-5份、氧化钴2-4份、磷酸锌1-2份、三聚磷酸铝1-2份、包覆有苯并三氮唑的聚合物纳米微颗粒5-10份、聚丙烯酸酯2-4份、二甲苯1-2份、三乙烯四胺2-5份以及工业用水40-60份。

所述包覆有苯并三氮唑的聚合物纳米微颗粒的制备方法如下：

步骤1)：将正丁基丙烯酸酯2.5重量份(或克)，甲基丙烯酸甲酯1.1重量份，甲基丙烯酸0.4重量份，肌醇六磷酸酯0.25重量份的混合单体加入到1L容量的反应容器中，然后将按照每升水中含有过硫酸钾0.23重量份、十二烷基硫酸钠0.22重量份比例制得的水溶液200ml加入反应器中，在反应器中通入氮气，温度升高至85-90℃，使用永磁直流电动机进行机械搅拌反应24-36小时，得到初级乳液；

步骤2)：将含有过硫酸钾0.2重量份、十二烷基硫酸钠0.45重量份的水溶液150mL加入到上述初级乳液中，然后缓慢滴入丙烯酸丁酯2重量份、甲基丙烯酸甲酯30重量份，甲基丙烯酸14重量份的混合单体，滴加时间为40min，反应温度保持在85-90℃，使用永磁直流电动机进行机械搅拌反应8小时，得到一级核心乳液；配置质量浓度为4％的苯并三氮唑水溶液400ml置于另一反应器中(容量可为1L)，取上述合成的一级核心乳液50ml加入到苯并三氮唑水溶液中，温度升高至85-90℃，保持3h以上，得到吸附有一定量苯并三氮唑的一级核心乳液。