[发明专利]一种耐候缓蚀一体化复合颜料

说明书

本发明属于环境化学领域，具体涉及一种耐候缓蚀一体化复合颜料及其制备技术。采用自热合成法结合晶体工程相关理论，通过在苯并三唑修饰的磷酸锌晶体表面包覆氧化锌纳米层，获得氧化锌纳米层包覆苯并三唑修饰的磷酸锌异质互补型核壳结构一体化材料，在高温、高湿、强紫外线附着环境下具有优异的耐候缓蚀功能，为金属腐蚀防护领域提供一类新型高效的耐候缓蚀一体化材料。

技术领域

本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种耐候缓蚀一体化复合颜料及其制备方法。

背景技术

海水是一种含盐的腐蚀性介质，盐分总量约3.5％~3.7％(质量百分比)，其中NaCl占总盐度77.8％，其次为MgCl₂及Mg、Ca、K的硫酸盐、CaCO₃等，pH值约在8左右。由于存在大量的导电离子，容易使金属发生电化学腐蚀。同时，海水腐蚀还受海水深度、微生物情况、海水潮汐、波浪运动、浪花飞溅、泥沙冲刷等因素影响。因此，材料在海洋环境下的腐蚀是电化学腐蚀和缝隙腐蚀、孔蚀、冲击腐蚀和空泡腐蚀共同作用的过程。在海洋环境中服役的装置，由于各因素的综合作用，会发生严重腐蚀，导致拆卸困难，连接强度下降，装置操纵费力，给主体产品的正常服役和维修保养造成极大的困难，使用寿命大幅度缩短，在海洋环境中的腐蚀防护成为亟需解决的问题。

引起耐海洋环境材料失效的环境因素：(1) 温度过高、过低或者不均匀，存在热点；(2) 流速过快、过慢或者频繁改变；(3) 介质的氧化性太强、太弱或者不均匀；(4)不纯净的环境，如氧化性环境、还原性环境、金属盐的环境以及其它的污染环境；(5)特殊环境因子的影响，如振动、空泡、疲劳和应力，包括残余应力、恒定应力、周期应力、热应力等；(6)微型或大型生物的影响，这些生物有的直接参与腐蚀反应，有的间接参与腐蚀反应；(7) 杂散电流的影响；(8) 金属所处位置不同，如海底泥土区、深水区及其表层水域等；(9) 日光中的紫外线，等。海洋大气和海水腐蚀是造成海岸设施、近海工程结构、船舶等损坏的重要原因。以船舶为例，如不采取防护措施，全世界每年因腐蚀所损失的金属材料达几千万吨之多，其中海洋腐蚀高达到1/3。因此，开发新型的耐候缓蚀一体化材料，意义重大。

耐候材料重点是指能够抵抗紫外线伤害的材料。根据防护机理的不同，紫外线屏蔽材料主要分为两种，一种是有机类紫外线吸收剂，此类有机化合物的共同点是结构上都含有羟基，在形成稳定氢键，氢键螯合环等过程中能吸收能量转变成热能散失；第二类是无机类紫外线吸收剂或者反射剂，作用机理主要是对紫外线进行吸收或者反射如二氧化钛、氧化锌等。目前国内外普遍认为，氧化锌基材料是一类应用最为广泛且最具开发价值的耐候材料。

金属腐蚀现象及其危害广泛存在于日常生活与工业生产中，因腐蚀导致的直接经济损失相当巨大。根据欧洲金属腐蚀调查报告显示，每年由于腐蚀造成的损失超过全球GDP的3%，约1.99万亿欧元。全球范围内因腐蚀而不能正常使用的金属材料设备和设施，约占该年金属物质总产量的20%~40%。控制金属腐蚀的主要方法有：(1) 根据不同的环境选择相应的金属材料，研发耐腐蚀的金属合金；(2)在金属材料的表面添加保护层，使金属材料与腐蚀环境隔离；(3) 在环境中或金属材料表面加入缓蚀剂，减缓腐蚀的速率；(4) 运用电化学方法，使腐蚀速率减缓或停止的方法保护金属材料。在上述防腐方法中，最经济、最有效且应用最为广泛的方法是金属材料表面添加保护层，即防腐颜料防护。目前，防腐颜料根据功能性不同，可将防腐颜料划分为三大类，分别是活性防腐颜料、屏蔽性防腐颜料和牺牲型防腐颜料，而这些防腐颜料主要以无机防腐颜料及其复合型防腐颜料为主。

目前国内外常见的防腐蚀颜料主要有以下几类：(1) 磷酸盐及其改性防腐颜料；(2) 氧化锌及其改性复合颜料；(3) 硼酸盐系防腐颜料；(4) 硅酸盐系防腐颜料；(5) 钼酸盐系防腐颜料；(6) 其他无机类防腐颜料和有机类防腐蚀材料。纵观国内外关于金属耐候和防腐缓蚀材料研究现状，通过有机防腐蚀颜料和无机防腐蚀颜料复合，可以弥补无机防腐蚀颜料应用中产生的盲区。而如将耐候材料和缓蚀材料有机地结合在一起，通过多种异质材料的协同互补，设计出集耐候、缓蚀为一体的新型功能材料，对于海洋、军事等领域的发展意义重大。