[发明专利]Cu基表面八羟基喹啉铜/BTA/环氧树脂自修复防腐蚀涂层及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高比表面积八羟基喹啉铜复合材料，属于材料合成以及高性能防腐材料发明应用领域。

背景技术

金属腐蚀是一种普遍存在的现象，一直以来给人类的生产生活带来了严重的损失和无数的灾难。据发达国家统计，每年因腐蚀将消耗约10-20%的金属，造成的经济损失约占国民经济的2-4%。因此，腐蚀已成为阻碍国民经济快速、健康、稳定发展的又一大障碍，是人类安全生产、安定生活的极大隐患。如何抑制腐蚀的发生，降低腐蚀带来的损失一直以来都是各国科学家研究的热点。目前主要采用阴极保护、阳极保护、添加缓蚀剂、金属表面改性及涂层防腐这几类方法。涂层防腐应用范围广，成本低廉，是腐蚀学科中一个重要的分支。涂层防腐是将耐蚀性涂层涂覆在金属表面，成膜后具有屏蔽、缓蚀和电化学保护三方面的作用，因其施工方便，防腐效果好而得到广泛应用。与此同时，添加缓蚀剂的方法因具有效率高，成本低，适用范围广，不需要外加设备等特点，成为金属防腐蚀研究中的另一大热点。

一个不容忽视的问题，在涂层防护中结合力是决定涂层寿命的核心要点。往往涂层因一段时间使用后与基体剥离，从而导致涂层失效。同时，采用涂层保护往往是起到被动屏蔽的作用，当涂层受到破坏，活泼基体就会暴露在腐蚀环境中。这样一来，产生的腐蚀电池反而会加速腐蚀的发生。对于添加缓蚀剂的方法，缓蚀剂在流动环境中的损失影响到防腐成本。而且，缓蚀剂释放到环境中又会有污染环境的可能。现在，国外一些学者已经在研究缓蚀剂封装的新技术，通常是采用球壳将缓蚀剂封装起来填充到涂层中，不仅能节约成本还可以避免环境污染。但是，关于在基体表面制造多孔结构，利用孔隙填充缓蚀剂，实现涂层保护与缓蚀剂智能释放的报道还很少见。

发明内容

本发明的目的就是克服上述不足问题，提供一种Cu基表面八羟基喹啉铜/BTA/环氧树脂自修复防腐蚀涂层，是兼具物理屏蔽效应，以及划伤后提供智能保护的防腐涂层，同时，因多孔高比表面积底层的作用，本涂层提高了基体金属与涂层的结合力。本发明的另一目的在于提供了一种Cu基表面八羟基喹啉铜/BTA/环氧树脂自修复防腐蚀涂层的制备方法，方法简单，易于操作，降低了缓蚀剂的用量以及可能对环境造成的污染。

实现上述目的所采用的技术方案是：一种Cu基表面八羟基喹啉铜/BTA/环氧树脂自修复防腐蚀涂层，具有多孔微结构的八羟基喹啉铜作为打底层，提供缓蚀剂的存储空间，同时保证较大比表面积来提高涂层与基体间结合力，再将BTA缓蚀剂添加到多孔层中，最后在表面涂覆一层环氧树脂作为物理屏蔽层。

本发明Cu基表面八羟基喹啉铜/BTA/环氧树脂自修复防腐蚀涂层的制法，八羟基喹啉铜多孔层的制备，是在基体Cu表面先通过化学氧化方法获得氢氧化铜针状结构，再控制化学转化时间所制备得到的。BTA缓蚀剂的添加采用浸润后蒸发溶剂的方法。

所述Cu基表面八羟基喹啉铜/BTA/环氧树脂自修复防腐蚀涂层的制法，包括多孔微结构的八羟基喹啉铜制备和BTA缓蚀剂的填充封装，具体工艺如下：

第一步、八羟基喹啉铜多孔层制备：将Cu基体进行除油污酸洗活化等前处理后，在常温下置于含碱性溶液和过硫酸盐的氧化液中30min，去离子水冲洗后迅速浸入已配置好的八羟基喹啉水溶液中，控制转化温度为30℃，转化时间为45-90min。转化结束后，用去离子水冲洗表面，并烘干待用。将化学氧化后的样片进行SEM表征；将化学转化后的试样进行SEM、UV-Vis、FT-IR表征；对比化学转化前后试样的XRD；

第二步、BTA缓蚀剂的填充封装：室温下，将步骤1所制备样片浸入含0.1mol/L BTA的水溶液中，浸入4h后烘干；然后，再次浸入0.1mol/L BTA水溶液中4h，浸润结束后烘干；最后，在样片表面涂覆一层环氧树脂作为物理屏蔽层。

所述第一步、八羟基喹啉铜多孔层制备：其中前处理具体步骤为将Cu分别用600＃、800＃、1000＃砂纸依次打磨，达到表面平整光洁，去离子水冲洗表面；用丙酮除去Cu表面的脂肪、油渍等，去离子水冲洗表面；最后，用4mol/L 盐酸酸洗活化，去离子水冲洗表面。

所述第一步、八羟基喹啉铜多孔层制备：化学氧化中的化学氧化液组成为：0.5-1.0mol/L 碱性溶液，0.01-0.05mol/L 过硫酸盐。其中碱性溶液采用NaOH或KOH，过硫酸盐采用(NH₄)₂S₂0₈或K₂S₂0₈。