一種強(qiáng)堿性防腐液、制備方法及防腐性能的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種強(qiáng)堿性防腐液、制備方法及防腐性能，該防腐液的化學(xué)組成為a有機(jī)胺:b堿:c?Si源:d?H2O:e?Al源；a=0~2.0,b值范圍應(yīng)保證該防腐液的pH=9~14,c=0~1.2,d=50~1000,e=0~0.002。制備方法為稱(chēng)取定量的合成液相應(yīng)組成，在室溫~90°C下攪拌0.5~24小時(shí),滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為9~14。本發(fā)明提供的強(qiáng)堿性防腐液，可以用于強(qiáng)堿性環(huán)境下鋁合金的防腐保護(hù)，具有高的防腐性能，并且具有高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種強(qiáng)堿性防腐液、制備方法及防腐性能
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于防腐蝕領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)堿性防腐液、制備方法及防腐性能。
【背景技術(shù)】
[0002]腐蝕是一種自然現(xiàn)象，遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，大量的工程構(gòu)件、設(shè)備和設(shè)施因腐蝕而失效，給國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的2-4%。以2009年我國(guó)的⑶P總33.5萬(wàn)億人民幣估算，去年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失至少高達(dá)6700億。長(zhǎng)期以來(lái)，防腐涂層作為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效的防腐手段，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，其中含鉻防腐涂層應(yīng)用的最為廣泛。然而由于鉻(特別是六價(jià)鉻)的高毒性和高致癌性，該技術(shù)在生產(chǎn)、廢水排放、產(chǎn)品使用和廢棄的各個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)環(huán)境和人類(lèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害性。世界各國(guó)，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)鉻的使用和處置的規(guī)定越來(lái)越苛刻。以美國(guó)為例，美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局2009年將鉻的允許暴露量從每平方米50微克降低到5微克，推薦0.2微克，并且決定在近年內(nèi)進(jìn)一步降低允許值直至完全禁止使用。歐盟也于2003年通過(guò)相應(yīng)法規(guī)。我國(guó)目前尚無(wú)相關(guān)法規(guī)出臺(tái)，但是作為當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求，取消擁有近百年歷史的含鉻防腐涂層傳統(tǒng)技術(shù)，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的替代技術(shù)的任務(wù)已經(jīng)非常迫切的擺在我國(guó)科技工作者面前。
[0003]鋁合金由于具有多種優(yōu)良的性能，因而不論在工業(yè)生產(chǎn)，還是日常生活中都有著極為廣泛的用途。在飛機(jī)、汽車(chē)、火車(chē)、船舶建造中均大量使用鋁合金。此外，宇宙火箭、航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。鋁是一種非?；顫姷慕饘伲梢栽跇O短時(shí)間內(nèi)與大氣中的氧起反應(yīng)，生成致密的厚度僅為幾十納米的Al2O3薄膜，從而可以安全地用在與空氣、水、弱酸或弱堿環(huán) 境接觸的場(chǎng)合，在干燥或者潮濕的環(huán)境中，如果不存在腐蝕性液體，它也可以和銅作為合金使用。但在強(qiáng)堿性環(huán)境中，如pH > 10的條件下，金屬鋁表面生成的Al2O3膜易與強(qiáng)堿性溶液反應(yīng)，導(dǎo)致金屬鋁的腐蝕速率明顯加大。因此，開(kāi)發(fā)在強(qiáng)堿性環(huán)境中對(duì)鋁合金有著一定防腐性能的材料有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]本發(fā)明所述材料為一種合成分子篩用的合成液，溶液pH ^ 10，該合成液顯示了很高的對(duì)鋁合金的抗腐蝕能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)堿性防腐液、制備方法及防腐性能，該防腐液在強(qiáng)堿性環(huán)境下對(duì)鋁合金具有高的防腐性能。
[0006]本發(fā)明提供了一種強(qiáng)堿性防腐液，該防腐液的化學(xué)組成為a有機(jī)胺:b堿:c Si源:d H2Oie Al 源；a=0~2.0，b 值范圍應(yīng)保證該防腐液的 pH=9~14，c=(Tl.2，d=5(T1000，e=0~0.002。
[0007]本發(fā)明提供的強(qiáng)堿性防腐液，所述有機(jī)胺為四丙級(jí)氫氧化銨(ΤΡΑ0Η)、四甲基氫氧化銨(TMAOH)、四乙基氫氧化銨(TEAOH)中一種或多種。;所述堿為似0!1、1(0!1、0&(0!1)2、氨水中一種或多種；所述Si源為正硅酸乙酯(TE0S)、硅膠、不同鏈長(zhǎng)有機(jī)硅烷中一種或多種；所述Al源為異丙醇鋁，偏鋁酸鈉、鋁粉、鋁酸鈉、擬薄水鋁石、氫氧化鋁中一種或多種。
[0008]本發(fā)明還提供了所述強(qiáng)堿性防腐液的制備方法，稱(chēng)取定量的合成液相應(yīng)組成，在室溫~90° C下攪拌0.5~24小時(shí)，滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為9~14。
[0009]本發(fā)明提供的強(qiáng)堿性防腐液，可以用于強(qiáng)堿性環(huán)境下鋁合金的防腐保護(hù)，具有高的防腐性能，并且具有高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1不同組成防腐液的防腐極化曲線(xiàn)圖；
[0011]圖2不同合成條件下MFI防腐液的防腐極化曲線(xiàn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明。
[0013]實(shí)施例1
[0014]取化學(xué)計(jì)量的TPAOH，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學(xué)計(jì)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH=ll.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TEOS: TPAOH:H2O:NaOH: Al = 1: 0.16:89.3:0.64:0.0018。繼續(xù)攪拌 4 小時(shí)，合成液記為 MFI。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖1(a)所示，相應(yīng)極化參數(shù)列于表1。
[0015]實(shí)施例2
[0016]取化學(xué)計(jì)量的TPAOH，NaOH，TEOS溶于定量去離子水中，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH=ll.5，合成液不添加含鋁物質(zhì)，合成液中物質(zhì)的量比為:TE0S:TPA0H:H20:Na0H=l:0.16:89.3:0.64。繼續(xù)攪拌4小時(shí)，合成液記為MF1-Al。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lVvs.0CV,掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖1(b)所示,相應(yīng)極化參數(shù)列于表1。
[0017]實(shí)施例3
[0018]取化學(xué)計(jì)量的NaOH，TEOS溶于定量去離子水中，合成液不添加TPAOH有機(jī)模板劑，然后加入化學(xué)計(jì)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的PH=I 1.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TEOS:H2O:NaOH:Al = 1:89.3:0.64:0.0018。繼續(xù)攪拌 4 小時(shí)，合成液記為 MF1-TPA0H。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖1(c)所示，相應(yīng)極化參數(shù)列于表1。
[0019]實(shí)施例4
[0020]取化學(xué)計(jì)量的NaOH，TEOS溶于定量去離子水中，并加入最高化學(xué)計(jì)量的TPA0H，在室溫下攪拌30min，然后加入化學(xué)計(jì)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH=ll.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TE0S:TPA0 H:H20:Na0H:Al = 1:2:89.3:0.64:0.0018o 繼續(xù)攪拌 4 小時(shí)，合成液記為MFI+TPAOH(最高計(jì)量)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖1(d)所示,相應(yīng)極化參數(shù)列于表1。
[0021]實(shí)施例5
[0022]取化學(xué)計(jì)量的TPAOH，NaOH溶于定量去離子水中，合成液中不含有硅源物質(zhì)，然后加入化學(xué)計(jì)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH=ll.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TPAOH:H2O:NaOH:Al = 0.16:89.3:0.64:0.0018。繼續(xù)攪拌 4 小時(shí)，合成液記為 MF1-TE0S。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖1(e)所示，相應(yīng)極化參數(shù)列于表1。
[0023]實(shí)施例6
[0024]按實(shí)施例1相同的操作，只是改變合成液的PH值:取化學(xué)計(jì)量的TPA0H，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學(xué)計(jì)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH= 13.4，合成液中物質(zhì)的量比為:TEOS: TPAOH: H2O: NaOH: Al =1:0.16:89.3:4.56:0.0018。繼續(xù)攪拌4小時(shí)，合成液記為MFI (pH=13.4)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖2(a)所示，相應(yīng)極化參數(shù)列于表2。
[0025]實(shí)施例7
[0026]按實(shí)施例1相同的操作，只是改變合成液中的H2O量:取化學(xué)計(jì)量的TPA0H，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學(xué)計(jì)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH=ll.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TE0S:TPA0 H:H2O:NaOH:Al =1:0.16:107.13:0.64:0.0018繼續(xù)攪拌4小時(shí)，合成液記為MFI (H2O)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖2(b)所示，相應(yīng)極化參數(shù)列于表2。
[0027]實(shí)施例8
[0028]按實(shí)施例1相同的操作，只是改變合成液中的攪拌時(shí)間:取化學(xué)計(jì)量的ΤΡΑ0Η，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學(xué)計(jì)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH= 11.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TEOS: TPAOH: H2O: NaOH: AI =1:0.16:89.3:0.64:0.0018o繼續(xù)攪拌20小時(shí)，合成液記為MFI (20h stirring)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍_50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖2(c)所示，相應(yīng)極化參數(shù)列于表2。
[0029]實(shí)施例9[0030]按實(shí)施例1相同的操作，采用異丙醇鋁做為鋁源物質(zhì):取化學(xué)計(jì)量的TPAOH，NaOH，TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學(xué)計(jì)量的異丙醇鋁，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH=ll.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TEOS:TPA0H:H20:NaOH:Al =1:0.16:89.3:0.64:0.0018。繼續(xù)攪拌4小時(shí)，合成液記為MFI (異丙醇鋁)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍_50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果如圖2(d)所示，相應(yīng)極化參數(shù)列于表2。
[0031]比較例I
[0032]取化學(xué)計(jì)量的TPAOH，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入過(guò)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH=ll.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TEOS:TPAOH:H2O:NaOH:Al = 1:0.16:89.3:0.64:1.0。繼續(xù)攪拌 4 小時(shí)，合成液記為MFI+A1 (過(guò)量)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果顯示，此時(shí)防腐合成液呈乳白色，對(duì)Al片的防腐性能較差。
[0033]比較例2
[0034]取化學(xué)計(jì)量的ΤΡΑ0Η，NaOH溶于定量去離子水中，并同時(shí)添加較高化學(xué)計(jì)量的TEOS,然后加入化學(xué)計(jì)量的Al粉，添加NaOH溶液調(diào)節(jié)合成液的pH=ll.5，合成液中物質(zhì)的量比為:TE0S:TPAOH:H2O:NaOH:Al = 2:0.16:89.3:0.64:0.0018。繼續(xù)攪拌 4 小時(shí)，合成液記為MFI+TE0S(高計(jì)量)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進(jìn)行防腐測(cè)試，工作電極為清洗的Al片，對(duì)電極為P t片，參比電極為飽和甘汞電極。在測(cè)試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進(jìn)行直流極化曲線(xiàn)掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結(jié)果顯示，此時(shí)防腐合成液呈乳白色，對(duì)Al片的防腐性能較差。
[0035]表1:不同組成合成液的防腐極化參數(shù)
[0036]
極化阻抗腐蝕電流密度腐蝕速率腐蝕電位
Λ?
Ohrns^cnfA/cnfMils per year VMFi 5.36E+054.85 E-086.55C-10-0.2109MF1-Al 1.15E+062.26E-083.05E-10-0.3102MF1-TEOS I7 31.50E-032.02E-05-1.3354MF1-TPAOH 1.64E+061.58E-082.13E-10-0.2066MFI+TPAOH(k；a1-:.) 2.72E+049.57E-071.29E-08-0.5645[0037]表2:不同條件MFI合成液的防腐極化參數(shù)
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)堿性防腐液，其特征在于:該防腐液的化學(xué)組成為a有機(jī)胺:b堿:c Si源:dH20: e Al 源； a=0~2.0, b 值范圍應(yīng)保證該防腐液的 pH=9~14，c=(Tl.2，d=5(T1000，e=(T0.002。
2.按照權(quán)利要求1所述強(qiáng)堿性防腐液，其特征在于:所述有機(jī)胺為四丙級(jí)氫氧化銨(TPAOH)、四甲基氫氧化銨(TMAOH)、四乙基氫氧化銨(TEAOH)中一種或多種。
3.按照權(quán)利要求1所述強(qiáng)堿性防腐液，其特征在于:所述堿為Na0H、K0H、Ca(OH)2、氨水中一種或多種。
4.按照權(quán)利要求1所述強(qiáng)堿性防腐液，其特征在于:所述Si源為正硅酸乙酯(TE0S)、硅膠、不同鏈長(zhǎng)有機(jī)硅烷中一種或多種。
5.按照權(quán)利要求1所述強(qiáng)堿性防腐液，其特征在于:所述Al源為異丙醇鋁，偏鋁酸鈉、鋁粉、鋁酸鈉、擬薄水鋁石、氫氧化鋁中一種或多種。
6.權(quán)利要求1所述強(qiáng)堿性防腐液的制備方法，其特征在于:稱(chēng)取定量的合成液相應(yīng)組成，在室溫~90° C下攪拌0 .5~24小時(shí)，滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為9~14。
7.權(quán)利要求1所述強(qiáng)堿性防腐液用于鋁合金的防腐性能測(cè)試。
【文檔編號(hào)】C23C22/66GK103938203SQ201310025645
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月23日
【發(fā)明者】蔡睿, 楚文玲, 劉延純, 楊維慎, 嚴(yán)玉山, 俞同文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所