一种耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法及在镀锌中的应用与流程

本发明涉及金属防腐，具体为一种耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法及在镀锌中的应用。

背景技术：

1、镀锌、锌镍合金电镀是常见的金属防腐处理工艺，依靠镀层自身牺牲阳极效应，为钢铁基材提供电化学防护，有效延缓基体发生锈蚀失效。但是单纯镀锌、锌镍镀层孔隙较多，在潮湿、盐雾的腐蚀环境中，镀层表面容易发生点蚀、泛白，缩短工件的使用寿命。采用三价铬等钝化工艺对镀层进行后处理，在镀层表面生成钝化转化膜，可以提升提高耐腐蚀性能。但是常规三价铬钝化膜本身存在微观微孔、微裂纹缺陷，在高盐雾工况、高湿度环境下，腐蚀介质仍能够通过膜层缺陷侵入镀层内部，造成工件早期返锈、变色，无法满足汽车零部件、高端五金的盐雾及外观标准。

2、钢铁基材经钝化后，配套封闭处理，利用封闭材料填充钝化膜孔隙，在钝化膜表面再构筑一层防护膜，阻断腐蚀介质渗透路径，进一步增强基材的整体耐腐蚀性能。专利cn112458452b公开了一种用于镀锌三价铬黑色钝化膜的封闭剂和制备方法及其在封闭处理中的工艺，将无机封闭剂与丙烯酸树脂等有机封闭剂配合使用进行二次封闭工艺，可以使镀锌基层具有良好的耐盐雾等性能，但是该专利没有解决有机封闭剂与镀锌基材之间附着性较低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，解决了现有的水性丙烯酸树脂封闭剂对镀锌层附着性等性能不佳的问题。

2、技术方案：一种耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法：

3、（1）向烧瓶中加入盐酸、2,3-二氨基苯甲酸、3-丁烯酸，进行反应，加入水，滴加氨水，过滤，向滤液中滴加醋酸溶液，收集沉淀物，干燥，得到烯丙基苯并咪唑-4-甲酸。

4、（2）向去离子水中加入聚合单体、乳化剂，搅拌混合，得到预乳化溶液；向去离子水中加入引发剂，搅拌混合，得到引发剂溶液。

5、（3）向反应釜中加入部分预乳化溶液、部分引发剂溶液，通入氮气，加热搅拌反应，再加入剩余的预乳化溶液、剩余的引发剂溶液，进行聚合反应，降温，加入氨水中和，加入纳米硅溶胶，剪切分散，得到耐腐蚀水性纳米封闭剂。

6、优选的，（1）中盐酸的浓度为3-5mol/l。

7、优选的，（1）中2,3-二氨基苯甲酸、3-丁烯酸的摩尔比为1:（3.4-4.2）。

8、优选的，（1）中反应温度为120-130℃，反应的时间为12-18h。

9、优选的，加入氨水中和乳液的ph至7-8。

10、优选的，乳化剂的质量为聚合单体总质量的2.6-3.5%。

11、优选的，乳化剂为十二烷基硫酸钠、op-10。

12、优选的，引发剂的质量为聚合单体总质量的0.5-0.8%。

13、优选的，引发剂为过硫酸铵。

14、优选的，纳米硅溶胶的质量分数为30-50%，纳米硅溶胶的质量是聚合单体总质量的15-25%。

15、优选的，聚合单体为质量比丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙基苯并咪唑-4-甲酸、甲基丙烯酸羟乙酯（45-52）:（40-47）:（4-8）:（1-3）。

16、优选的，（3）中加热搅拌反应的温度为75-80℃，反应的时间为25-35min。

17、优选的，（3）中聚合反应的温度为80-85℃，反应的时间为3-4h。

18、优选的，耐腐蚀水性纳米封闭剂在金属镀锌中的应用。

19、有益的技术效果：本发明将丙烯酸丁酯、烯丙基苯并咪唑-4-甲酸等进行聚合反应，经过氨水中和，得到水性丙烯酸树脂，然后加入纳米硅溶胶，得到耐腐蚀水性纳米封闭剂，丙烯酸树脂分子链引入了亲水性的羧酸盐和咪唑基团，使封闭剂乳液保持良好的水分散性，乳液均一稳定。

20、本发明的丙烯酸树脂含有邻羧基咪唑基团，作为多齿配位键，与低碳钢表面的铬锌钝化层形成强烈的配位作用力，提高了涂膜与低碳钢底材之间的附着力，与纳米硅溶胶在低碳钢等底材表面形成稳定涂膜，涂膜不起泡，不开裂，耐盐雾性优异，并且丙烯酸树脂引入刚性苯并咪唑杂环，可以提高涂膜的硬度，力学强度变好，防护性能优良。

1.一种耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述加入氨水中和乳液的ph至7-8。

3.根据权利要求1所述的耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌反应的温度为75-80℃，反应的时间为25-35min；聚合反应的温度为80-85℃，反应的时间为3-4h。

4.根据权利要求1所述的耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述乳化剂的质量为聚合单体总质量的2.6-3.5%，乳化剂为十二烷基硫酸钠、op-10。

5.根据权利要求1所述的耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂的质量为聚合单体总质量的0.5-0.8%，所述引发剂为过硫酸铵。

6.根据权利要求1所述的耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述纳米硅溶胶的质量分数为30-50%，纳米硅溶胶的质量是聚合单体总质量的15-25%。

7.根据权利要求6所述的耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述聚合单体为质量比丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙基苯并咪唑-4-甲酸、甲基丙烯酸羟乙酯（45-52）:（40-47）:（4-8）:（1-3）。

8.根据权利要求7所述的耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述烯丙基苯并咪唑-4-甲酸的制备方法如下：向烧瓶中加入盐酸、摩尔比为1:（3.4-4.2）的2,3-二氨基苯甲酸、3-丁烯酸，加热至120-130℃，搅拌冷凝回流反应12-18h，加入水，滴加氨水调节ph至8-9，过滤，向滤液中滴加醋酸溶液，调节ph至3-4，收集沉淀物，干燥，得到烯丙基苯并咪唑-4-甲酸。

9.根据权利要求8所述的耐腐蚀水性纳米封闭剂的制备方法，其特征在于，所述盐酸的浓度为3-5mol/l。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法得到的耐腐蚀水性纳米封闭剂在金属镀锌中的应用。