一種植酸聚合物的制備方法及其在金屬表面預處理領域的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種植酸聚合物的制備方法及其在金屬表面預處理方面的應用，屬于物質合成及金屬表面處理領域。
【背景技術】
[0002]目前，磷化液占據著金屬表面處理行業的絕大部分市場。但是磷化液在使用過程中產生的大量廢液、沉渣會造成大量的環境污染。因此研發一種環境友好型金屬表面處理液來代替目前廣泛使用的傳統磷化液不僅具有重要的社會效益和經濟價值，而且勢在必行。
[0003]作為一種綠色無污染的天然物質，植酸近年來被視為一種具有應用前景的金屬表面防腐蝕處理劑，但是由于植酸特有的分子結構會導致其形成的化學轉化膜非常薄、缺陷部位多，因而耐蝕性能較差，這直接限制了植酸在金屬表面防腐處理中的廣泛應用。為此，本發明公開了一種植酸聚合物的合成方法，利用所制備的植酸聚合物制備化學轉化膜，可以有效地改善植酸單獨成膜時耐蝕性能差的缺陷。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術中植酸化學轉化膜的缺陷，制備一種植酸聚合物化學轉化膜，并將其應用于金屬表面處理領域。
[0005]本發明的一種植酸聚合物的合成方法，步驟如下:將植酸溶解于水中配制成植酸溶液；將硅烷偶聯劑溶解于有機溶劑中；將植酸溶液加熱至55-85°C，在攪拌下逐滴加入硅烷偶聯劑的有機溶劑溶液，進行恒溫反應，得到微白色的植酸聚合物溶液。
[0006]進一步的，所述植酸與水的質量比為1-3:100。
[0007]進一步的，所述硅烷偶聯劑與有機溶劑的質量比為2-6:1000。
[0008]進一步的，所述植酸與硅烷偶聯劑的質量比為50-210:1。
[0009]進一步的，所述有機溶劑為醇類或酮類溶劑。
[0010]進一步的，恒溫反應時間為2-5h。
[0011]進一步的，所述硅烷偶聯劑為氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
[0012]本發明的一種植酸聚合物應用于金屬表面預處理，在金屬表面形成植酸聚合物化學轉化膜，具體步驟是將除油、水洗后的金屬板浸泡在所述植酸聚合物溶液中，然后取出、晾干，在金屬板上自發形成一層植酸聚合物的化學轉化膜。
[0013]與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是:本發明公開了一種植酸聚合物的合成方法及該聚合物在金屬表面預處理方面的應用。該植酸聚合物以有機硅烷水解之后的硅醇化合物作為“橋梁”與植酸分子反應，生成具有空間網狀結構的聚合物。該聚合物的表面含有大量的羥基官能團，可以在金屬表面發生化學反應，從而在金屬表面形成一層厚度大約為600nm的化學轉化膜，而植酸轉化膜的厚度只有200nm左右。該聚合物制備的化學轉化膜與植酸化學轉化膜相比，致密性好、缺陷部位少，顯著提高了其耐腐蝕性能。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1植酸聚合物的合成機理示意圖；
圖2植酸聚合物水溶液的宏觀形貌；
圖3植酸聚合物的TEM照片；
圖4實施例5中電化學穩態極化曲線；
圖5實施例5中電化學阻抗譜的測試曲線。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]本發明的植酸聚合物的合成方法步驟如下:將植酸溶解于水中配制成植酸溶液，植酸與水的質量比為1-3:100 ;將硅烷偶聯劑溶解于有機溶劑中，硅烷偶聯劑與有機溶劑的質量比為2-6:1000 ;所述植酸與硅烷偶聯劑的質量比為50-210:1。將植酸溶液加熱至55-85?，在攪拌下逐滴加入硅烷偶聯劑的有機溶劑溶液，恒溫反應2-5小時，得到微白色的植酸聚合物水溶液。
[0018]所述有機溶劑為醇類或酮類溶劑，具體可以是無水乙醇、丙醇、丙酮等有機溶劑。
[0019]所述有機硅烷為氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、Y -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等。
[0020]所述硅烷偶聯劑在水解后之會生成具有高反應活性的硅醇化合物，硅醇化合物可以作為“橋梁”，與植酸分子的羥基進行反應，將植酸分子連接起來形成具有一定分子量和空間網狀結構的聚合物。反應原理示意圖如圖1所示。
[0021]下面通過具體實施例對本發明做進一步說明，但不限于此。
[0022]實施例1
(一)植酸聚合物的合成過程
選擇氨丙基三乙氧基硅烷為本實施例中所選用的硅烷，采取以下步驟進行合成:
(1)稱取4.85 g植酸溶解于300 ml水中得到植酸溶液，倒入500 ml的三口燒瓶中；
(2)稱取0.0815 g氨丙基三乙氧基硅烷溶解于15.78 g無水乙醇中，倒入50 ml恒壓滴液漏斗中；
(3)將盛有植酸溶液的三口燒瓶用水浴加熱至75°C，然后在攪拌下逐滴加入硅烷的乙醇溶液，恒溫反應3 h，最后得到微白色植酸聚合物的水溶液。
[0023]實施例2
(一)植酸聚合物的合成過程
選擇甲基三乙氧基硅烷為本實施例中所選用的硅烷，采取以下步驟進行合成:
(1)稱取6.5 g植酸溶解于300 ml水中得到植酸溶液，倒入500 ml的三口燒瓶中；
(2)稱取0.031 g甲基三乙氧基硅烷溶解于8 g丙酮中，倒入50 ml恒壓滴液漏斗中；
(3)將盛有植酸溶液的三口燒瓶用水浴加熱至60°C，然后在攪拌下逐滴加入硅烷的乙醇溶液，恒溫反應4 h，最后得到微白色植酸聚合物的水溶液。
[0024]實施例3
(一)植酸聚合物的合成過程
選擇γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷為本實施例中所選用的硅烷，采取以下步驟進行合成:
(1)稱取9.2g植酸溶解于300 ml水中得到植酸溶液，倒入500 ml的三口燒瓶中；
(2)稱取0.0582gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶解于11.835 g無水乙醇中，倒入50 ml恒壓滴液漏斗中；
(3)將盛有植酸溶液的三口燒瓶用水浴加熱至80°C，然后在攪拌下逐滴加入硅烷的乙醇溶液，恒溫反應2 h，最后得到微白色植酸聚合物的水溶液。
[0025]實施例4
(一)植酸聚合物的合成過程
選擇γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷為本實施例中所選用的硅烷，采取以下步驟進行合成:
(1)稱取7.54g植酸溶解于300 ml水中得到植酸溶液，倒入500 ml的三口燒瓶中；
(2)稱取0.093gγ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶解于15.78 g無水乙醇中，倒入50 ml恒壓滴液漏斗中；植酸/硅烷=81
(3)將盛有植酸溶液的三口燒瓶用水浴加熱至55°C，然后在攪拌下逐滴加入硅烷的乙醇溶液，恒溫反應5 h，最后得到微白色植酸聚合物的水溶液。
[0026]由上述實施例1-4得到的植酸聚合物水溶液的宏觀與微觀形貌如圖2、3所示:由圖2可以看出合成的植酸聚合物水溶液為均一的微白色溶液，微觀結構照片圖3表明植酸聚合物分子所形成的薄膜具有一定的空間網狀結構。
[0027]實施例5
(二)植酸聚合物在金屬表面預處理領域的應用，具體是在金屬表面形成植酸聚合物化學轉化膜，制備方法及其耐腐蝕性能具體為:
將冷軋鋼板進行除油、水洗之后放置于由實施例1合成的植酸聚合物水溶液中浸泡10分鐘，然后取出，自然晾干，冷軋板表面會自發形成一層植酸聚合物化學轉化膜，經檢測得到植酸聚合物化學轉化膜的厚度是600nm，比普通的植酸轉化膜更厚。
[0028]分別以空白的冷軋板、覆蓋了植酸轉化膜的冷軋板、覆蓋了植酸聚合物化學轉化膜的冷軋板為對比，進行電化學穩態極化曲線和電化學阻抗譜的測試，腐蝕介質均為濃度為0.5mol/L的硫酸溶液。結果如圖5所示:從圖中我們可以看出植酸聚合物化學轉化膜的耐腐蝕性能遠遠高于植酸化學轉化膜。
[0029]以上實施例僅是本發明若干種優選實施方式中的幾種，應當指出，本發明不限于上述實施例；對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種植酸聚合物的合成方法，其特征在于，步驟如下:將植酸溶解于水中配制成植酸溶液；將硅烷偶聯劑溶解于有機溶劑中；將植酸溶液加熱至55-85°C，在攪拌下逐滴加入硅烷偶聯劑的有機溶劑溶液，進行恒溫反應，得到微白色的植酸聚合物溶液。2.根據權利要求1所述的一種植酸聚合物的合成方法，其特征在于，所述植酸與水的質量比為1-3:100。3.根據權利要求1所述的一種植酸聚合物的合成方法，其特征在于，所述硅烷偶聯劑與有機溶劑的質量比為2-6:1000。4.根據權利要求1所述的一種植酸聚合物的合成方法，其特征在于，所述植酸與硅烷偶聯劑的質量比為50-210:1。5.根據權利要求1所述的一種植酸聚合物的合成方法，其特征在于，所述有機溶劑為醇類或酮類溶劑。6.根據權利要求1所述的一種植酸聚合物的合成方法，其特征在于，恒溫反應時間為2-5ho7.根據權利要求1所述的一種植酸聚合物的合成方法，其特征在于，所述硅烷偶聯劑為氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。8.—種植酸聚合物的應用，其特征在于，應用于金屬表面預處理，在金屬表面形成植酸聚合物化學轉化膜。9.根據權利要求8所述的一種植酸聚合物的應用，其特征在于，具體步驟是將除油、水洗后的金屬板浸泡在所述植酸聚合物溶液中，然后取出、晾干，在金屬板上自發形成一層植酸聚合物的化學轉化膜。
【專利摘要】本發明提供了一種植酸聚合物的合成方法及其在金屬表面預處理方面的應用，具體將植酸溶解于水中配制成植酸溶液；將硅烷偶聯劑溶解于有機溶劑中，將植酸溶液加熱至55-85℃，在攪拌下逐滴加入硅烷偶聯劑的有機溶劑溶液，進行恒溫反應，得到微白色的植酸聚合物溶液，將其應用于金屬表面預處理，可以在金屬表面形成植酸聚合物化學轉化膜，可以有效地改善植酸單獨成膜時耐蝕性能差的缺陷。
【IPC分類】C07F9/117, C23C22/48
【公開號】CN104892667
【申請號】CN201510332213
【發明人】馬厚義, 高翔
【申請人】青島格瑞烯金屬防護科技有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月16日