[发明专利]一种硅氧烷酮铝缓蚀剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种硅氧烷酮铝缓蚀剂，属于铝缓蚀剂技术领域。本发明还提供了该硅氧烷酮铝缓蚀剂的制备方法，以硅烷偶联剂、无水亚硫酸氢钠和水玻璃为原料来合成。运用水玻璃作为主要硅源来合成该铝缓蚀剂，节约成本的同时，既能使得产品拥有超出水玻璃的铝缓蚀性能又避免在使用中出现凝胶沉淀现象；本发明提供的硅氧烷酮铝缓蚀剂可根据配方需求设计调节硅含量；该缓蚀剂不含有害物质，不易生菌，且质优高效，极低的添加量就能起到很好的缓蚀效果，综合使用成本低，应用面广泛。

技术领域

本发明涉及铝缓蚀剂领域，具体涉及一种硅氧烷酮铝缓蚀剂及其制备方法和应用。

背景技术

金属材料的腐蚀广泛存在于加工制造业、石油化工行业及人们的生活当中，随着世界工业化进程的加快，腐蚀所带来的经济损失随之增加，腐蚀又会对环境造成破坏，破坏的环境又加重腐蚀的发生，长此以往造成了恶性循环，无论在自然环境方面还是经济效益方面，腐蚀无疑严重威胁着人们的生产生活。人们在相当长的一段时间一直在探究防腐的方法，也取得了一些进展，常见的防腐方法有非金属保护层、金属电镀膜、电化学保护、缓蚀剂防护等，在金属加工行业中，缓蚀剂防护是应用最为广泛的防腐方法。

铝由于其自身的特性及低廉的价格，是我国最受欢迎的金属材料之一，但由于金属铝性质活泼，在酸碱及中性介质中均易腐蚀，这又限制了它的应用。为了充分利用铝的优良性能，人们一方面通过向铝中引入其他金属制成合金来提高韧性，另一方面采用缓蚀剂来预防铝及其合金的腐蚀。常见的铝缓蚀剂有硅酸钠、磷酸酯类等，但是这些缓蚀剂在应用中会存在一些短板，例如硅酸钠在使用中会出现凝胶、沉淀；磷酸酯类对介质的pH值要求较高，且容易导致水体环境富营养化。近年来由于环境保护越来越受到人们的重视，环保型水基铝缓蚀剂的开发也逐渐进入研究者的视野。

诺泰生物科技(合肥)有限公司(CN201910149952.2)公开一种纳米水基硅氧烷酮铝缓蚀剂，以水、硅酸钠、烷基苯磺酸和硅烷偶联剂为原料，并加入EDT催化剂，混合均匀后，先在30-40℃条件下常压反应5小时，再在70-80℃的超声波反应釜中反应8小时制备得到，该铝缓蚀剂可加入切削液中使用。该铝缓蚀剂通过选择EDT催化剂并采用超声波反应釜，对催化剂及生产设备均提出了较高要求，影响生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅氧烷酮铝缓蚀剂，作为铝缓蚀剂加入到铝材金属加工液中时，通过硅含量的调节可使本发明的铝缓蚀剂满足不同配方需求，应用面广泛且高效；本发明铝缓蚀剂可有效防止铝材黑变、灰变、白毛、失光、失色的不良现象的产生，且可解决常规铝缓蚀剂容易沉淀、易污染环境等缺陷；在酸性、中性、碱性条件下均能溶解透明，且长期稳定。

本发明提供的硅氧烷酮铝缓蚀剂的结构式为：

优选地，n为1～3。

本发明的技术方案为：在甲醇溶液中，首先硅烷偶联剂与无水亚硫酸氢钠反应得到中间体，中间体再与水玻璃反应得到产品的醇溶液，减压蒸馏加水得到硅氧烷酮铝缓蚀剂水溶液成品；同时对所得成品进行铝缓蚀性能测试。

本发明的硅氧烷酮铝缓蚀剂的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将甲醇、硅烷偶联剂与无水亚硫酸氢钠混合，加入相转移催化剂苄基三乙基氯化铵，升温至回流，反应直至固体完全溶解，得到中间体的甲醇溶液；(2)将水玻璃加入到水中，升温至80℃保温2h，过滤得澄清液体；(3)将步骤(2)所得液体加热至50℃，并于该温度下向其中缓慢滴加中间体的甲醇溶液，滴完保温12h；(4)减压蒸馏脱除甲醇和乙醇，加水得到浓度40％(以浓度仪测定)的硅氧烷酮铝缓蚀剂水溶液。

上述的硅氧烷酮铝缓蚀剂的制备方法，优选地，所述步骤(1)中所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，所述中间体的结构式为：