一种改性无机防腐颜料的制备方法技术

本发明专利技术属于无机化学技术领域，具体涉及一种改性无机防腐颜料的制备方法。本发明专利技术采用铁钴共掺杂的方式改性氧化锌纳米防腐颜料，显著提高了无机防腐颜料氧化锌的防腐性能，且在制备过程中省去前驱物长时间干燥的工序，简便快捷地制备粒径尺寸在纳米量级的铁钴共掺杂型氧化锌纳米防腐颜料。被发明专利技术制备的纳米粉体具有分散性好，粒径小且大小分布均匀，化学稳定性高，防腐性能优异等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机化学领域，具体涉及一种改性无机防腐颜料的制备方法。
技术介绍
纳米氧化锌作为防腐颜料在防腐涂料行业有非常大的应用潜力，但其防腐性能有待提高。而经过掺杂或表面修饰所形成的纳米复合颜料可以使氧化锌的防腐性能得到改善。RostamiM.ElSaeed等人（RostamiM,RasouliS,RamezanzadehB,etal.ElectrochemicalinvestigationofthepropertiesofCodopedZnOnanoparticleasacorrosioninhibitivepigmentformodifyingcorrosionresistanceoftheepoxycoating.CorrosionScience,2014,88(11):387-399）研究了钴掺杂氧化锌纳米颜料的防腐性能。他们将单一氧化锌纳米颜料和不同比例进行掺杂的氧化锌纳米颜料分别加到环氧树脂中制备防腐涂料，并进行了测试。结果表明，钴掺杂比例为4%的氧化锌纳米颜料的防腐性能提高了3倍。李清等人（XiZ,TanC,XuL,etal.AnovelfunctionalHPPS/PCL/ZnOcompositelayeronAZ91foranticorrosion.MaterialsLetters,2015,148:134-137.）用浸涂法在AZ91镁合金表面涂抹HPPS/PCL/ZnO复合防腐颜料，并用电化学方法研究了HPPS/PCL/ZnO复合颜料的防腐性能。电化学阻抗和盐水浸泡实验表明，在模拟海水中浸泡20d后，涂有HPPS/PCL/ZnO的复合物的涂层表面仍光滑，几乎没有变化。因此，HPPS/PCL/ZnO复合物保护效果更好。刘伟等人（HongmeiXu,WeiLiu,LixinCao,GeSu,RuijingDuan，PreparationofporousTiO2/ZnOcompositefilmanditsphotocathodicprotectionpropertiesforFe3O4stainlesssteel.AppliedSurfaceScience,2014,301:508-514.）研究了TiO2/ZnO复合颜料的防腐性能，并将TiO2/ZnO和ZnO在钢板上进行防腐性能的对比。结果表明，由于TiO2/ZnO异质结和复合膜的多孔结构的相互作用，提供了一个更好的阴极保护膜。多孔TiO2/ZnO复合薄膜在紫外光照射下具有明显的防腐性能的提高。TiO2/ZnO复合颜料的防腐能力明显强于ZnO。GnanaprakasamChristopher等人（ChristopherG,KulandainathanMA,HarichandranG.Highlydispersivewaterbornepolyurethane/ZnOnanocompositesforcorrosionprotection.JournalofCoatingsTechnology&Research,2015,12:657-667.）对氧化锌进行表面改性，合成了OA-ZnO复合颜料，将其加入到水性聚氨酯中形成纳米复合涂料，主要研究了分散剂对防腐颜料的影响。改性纳米氧化锌比未改性的纳米ZnO分散性更稳定。改性氧化锌纳米粒子均匀分散在水性聚氨酯涂层中，以防止腐蚀性物种的迁移到衬底上，从而防止腐蚀。极化曲线和交流阻抗的测量证明，含0.3%油酸氧化锌纳米复合材料表现出优良的耐腐蚀性。AmirMostafaei等人（MostafaeiA,NasirpouriF.Epoxy/polyaniline-ZnOnanorodshybridnanocompositecoatings:Synthesis,characterizationandcorrosionprotectionperformanceofconductingpaints.ProgressinOrganicCoatings,2014,77(1):146-159.）研究了Polyaniline-ZnO纳米棒导电复合材料，加入到环氧树脂中测试防腐效果。结果表明，环氧涂层含有导电Polyaniline-ZnO纳米复合材料具有较高的耐腐蚀性和较好的屏蔽作用。通过对现有技术分析对比发现，目前尚无关于铁钴共掺杂型导电氧化锌纳米防腐颜料的制备技术，而该类防腐性能非常优异，有着极其广阔的应用前景。本专利技术为了加速现铁钴共掺杂型导电氧化锌纳米防腐颜料的实用化步伐，创造性地提出了一种改性无机防腐颜料即铁钴共掺杂型导电氧化锌纳米防腐颜料的快捷合成方法，省去传统技术制备金属氧化物类纳米粉体材料必须经过的前驱物较长时间干燥的工序，而是直接将反应体系加热到接近分解温度，高温环境下实现干燥的同时，使铁钴共掺杂氧化锌基防腐颜料晶体中掺杂原子分布更加均匀有序，有利于稳定固溶体的形成。本专利技术获得的产物同现有的其他掺杂氧化锌纳米材料相比，具有更加优异的防腐性能。由于本专利技术采用的制备方法具有设备简单、合成效率高、生产成本低、产物分散性好、防腐效率高等特点，因此，具有很强的工业可行性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出铁钴共掺杂型氧化锌防腐颜料的快捷合成方法，获得粒径均匀、防腐性能优异的无机改性防腐颜料，推进铁钴共掺杂型氧化锌防腐颜料的实用化进程。本专利技术省去了传统工艺的长时间干燥工序，而是直接加热至体系的分解温度，高温下干燥前驱物的同时实现铁钴元素对氧化锌晶格中的有效扩散、沉积、掺杂；同时反应过程中产生大量的气体，能够有效地“破碎”产物，从而获得粒径在纳米量级的铁钴共掺杂型氧化锌纳米粒子，具体步骤为：按照一定比例称取甘氨酸、锌源、钴源和铁源置于研钵中，充分研磨至体系呈粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，再将坩埚置于马弗炉中加热至体系呈蓬松状，停留至无气体放出后继续煅烧，煅烧结束后自然冷却，得到铁钴共掺杂型氧化锌纳米防腐颜料，具体制备条件为：甘氨酸和锌源的物质的量之比为2:1；铁源和锌源的物质的量之比为0.25~1:10；钴源和锌源的的物质的量之比为0.25~1:10；产物煅烧温度为500~700℃，煅烧时间为1-5h。本专利技术中的铁钴共掺杂型氧化锌防腐颜料的制备方法，锌源为硝酸锌，铁源为硝酸铁，钴源为硝酸钴。本专利技术中，研磨是为了使反应原料能够混合均匀。本专利技术中，省去了前驱物干燥的过程，而是在马弗炉中直接高温处理，在蒸去混合物中游离的自由水分子的同时，还能够加速分子间的扩散，从而实现有效掺杂，获得固溶体。本专利技术中，由于反应物在煅烧分解过程中会产生大量的气体，使产物体系疏松，有效地防止了产物团聚现象的发生，起到了很好的“破碎”作用，从而获得纳米粉体颜料。本专利技术中，产物经过煅烧后快速冷却，为了使产物晶体结构中尽可能多地保留催化活性位，使其具有更高的光催化效率。得到产物的粒径达到了纳米量级，并具有良好的分散性。本专利技术中的实验发现，利用纳米氧化锌防腐颜料和铁钴共掺杂纳米氧化锌防腐颜料制备的涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡2h后，测定其阻抗值前者为3093Ωcm2,铁钴共掺杂改性后的纳米氧化锌防腐颜料可达到8487Ωcm2以上，这说明，铁钴共掺杂的改性氧化锌纳米防腐颜料的防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性无机防腐颜料的制备方法，其特征在于本专利技术的制备工艺省去了传统工艺的长时间干燥工序，而是直接加热至体系的分解温度，高温下干燥前驱物的同时实现铁钴元素对氧化锌晶格中的有效扩散、沉积、掺杂；同时反应过程中产生大量的气体，能够有效地“破碎”产物，从而获得粒径在纳米量级的改性无机防腐颜料即铁钴共掺杂型氧化锌纳米防腐颜料，防腐性能显著优异于未掺杂的氧化锌纳米粒子，本专利技术的改性无机防腐颜料即铁钴共掺杂型导电氧化锌纳米防腐颜料的具体步骤为：按照一定比例称取甘氨酸、锌源、钴源和铁源置于研钵中，充分研磨至体系呈粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，再将坩埚置于马弗炉中加热至体系呈蓬松状，恒温停留至无气体放出后继续升温至设定温度，煅烧结束后自然冷却，得到红褐色的铁钴共掺杂型导电氧化锌纳米防腐颜料，具体制备条件为：甘氨酸和锌源的物质的量之比为2:1；铁源和锌源的物质的量之比为0.25~1:10；钴源和锌源的的物质的量之比为0.25~1:10；产物煅烧温度为500~700℃，煅烧时间为1‑5 h。

【技术特征摘要】
1.一种改性无机防腐颜料的制备方法，其特征在于本发明的制备工艺省去了传统工艺的长时间干燥工序，而是直接加热至体系的分解温度，高温下干燥前驱物的同时实现铁钴元素对氧化锌晶格中的有效扩散、沉积、掺杂；同时反应过程中产生大量的气体，能够有效地“破碎”产物，从而获得粒径在纳米量级的改性无机防腐颜料即铁钴共掺杂型氧化锌纳米防腐颜料，防腐性能显著优异于未掺杂的氧化锌纳米粒子，本发明的改性无机防腐颜料即铁钴共掺杂型导电氧化锌纳米防腐颜料的具体步骤为：按照一定比例称取甘氨酸、锌源、钴源和铁源置于研钵中，充分研磨至体系呈粘稠透明状，然后将透明液体转移...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金库，沈娟，薛西子，苏玉云，王凤蕊，张靓玉，苗敏，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31