一种光电化学阴极保护胶黏膏及其制备方法与流程

1.本发明属于一种防蚀胶黏膏的制备方法，具体来说是一种应用与铁路钢结构，尤其是剪刀撑、螺栓螺母、法兰等钢结构异型节点结构的光电化学阴极保护胶黏膏及其制备方法。


背景技术：

2.在我国，铁路相关行业是各种材料，特别是金属材料—钢铁的主要用户之一。这些钢结构由于常年处于露天环境下，尤其是有些处于海滨、盐湖地区腐蚀十分严重，大大降低其使用寿命，直接影响其安全运行。光电化学阴极保护技术可以利用半导体材料的光电性能将太阳能转化为电能进而对金属材料产生阴极保护，是一种具有重大应用潜力的技术。然而，如何将半导体材料涂覆到金属材料表面是一大难题。水热原位生长法，磁控溅射法能够有效的将半导体材料涂覆到金属表面，但不适合大量工业应用。尤其是剪刀撑、螺栓螺母、法兰等钢结构异型节点结构，由于形状复杂，缝隙、边缘、棱角较多，表面凹凸不平更难在表面涂覆。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种光电化学阴极保护胶黏膏及其制备方法为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
4.一种光电化学阴极保护胶黏膏，其特征在于：胶黏膏按重量百分比计成分为：聚丁烯25～27％、有机膨润土5～8％、二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料31～40％，余量为水。
5.所述二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料为将市售的纳米二氧化钛(p25)置于乙酸锌溶液中分散均匀获得分散液，将分散液转移至反应釜中进行水热反应1～2h；将产物依次用0.01m无水乙酸、去离子水离心清洗，然后在500～550℃马弗炉里煅烧2～3h，即获得直径在18～25nm的纳米粒子二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料。
6.所述水热反应温度应在180℃～200℃之间；每10ml分散液含二氧化钛0.1～0.5g；乙酸锌溶液的浓度为0.5～1mol/l；分散液占反应釜内胆体积的80～85％。
7.将所述胶黏膏涂刷至待保护钢体表面涂刷厚度为100～200μm。
8.所述聚丁烯和有机膨润土均为市售产品。
9.一种光电化学阴极保护胶黏膏的制备方法，按上述比例，将聚丁烯加热至融化状态，加入有机膨润土和二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料和水，搅拌0.5-1h，停止加热即得胶黏膏。
10.本发明所具有的优点：
11.1.本发明所制备的胶黏膏对金属材料具有良好的附着性，能够保持长时间的光电化学阴极保护性能。
12.2.本发明所制备的胶黏膏具有一定可塑性，容易涂抹，尤其适合剪刀撑、螺栓螺母、法兰等钢结构异型节点结构。
13.3.本发明所制备的光电化学阴极保护胶黏膏，施工简单，工人徒手就可完成。
附图说明
14.图1是本发明获得的光电化学阴极保护胶黏膏。
具体实施方式
15.以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
16.下述实施例中被保护的基材为304不锈钢。
17.实施例1
18.称取3.67g乙酸锌溶于10ml去离子水中，搅拌20分钟，获得均匀的40ml 0.5mol/l乙酸锌溶液。
19.取0.5克p25二氧化钛分散到上述乙酸锌溶液中继续搅拌5分钟，获得水热反应所需分散液。
20.将40ml分散液转移至50ml水热反应釜中，200℃反应2h。将产物依次用0.01m无水乙酸、去离子水离心清洗5次，然后在550℃马弗炉里煅烧2h，获得二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料。
21.称取二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料0.35g，聚丁烯0.25g，有机膨润土0.07g，去离子水3ml,在烧杯中加热至粘稠状搅拌均匀。获得的光电化学阴极保护胶黏膏(参见图1)。
22.由图1可以看出，胶黏膏粘性较好。
23.取获得的光电化学阴极保护胶黏膏用医用刮刀刮涂在304不锈钢电极表面测试其光电化学阴极保护效果。
24.测试方法为以pt片为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以刮涂胶黏膏的304不锈钢电极为工作电极，以3.5wt.％氯化钠溶液为电解质溶液，其中电解池为石英玻璃材质，工作电极朝向模拟太阳光，模拟太阳光是由氙灯光源经am1.5滤光片获得(参见表1)。
25.对比例1
26.称取p25纳米二氧化钛0.35g，聚丁烯0.25g，有机膨润土0.07g，去离子水3ml,在烧杯中加热至粘稠状搅拌均匀。获得的光电化学阴极保护胶黏膏，测试光电化学阴极保护电位(参见表1)。
27.对比例2
28.聚丁烯0.25g，有机膨润土0.07g，去离子水3ml,在烧杯中加热至粘稠状搅拌均匀。获得的无半导体材料的胶黏膏，测试光电化学阴极保护电位(参见表1)。
29.将上述对比胶黏膏按照实施例1记载的方式进行光电化学阴极保护测试。
30.表1
31.32.由表1可见实施例1制备的光电化学阴极保护胶粘膏的光电化学阴极保护效果最好。由此可见钛酸锌对二氧化钛光电化学阴极保护性能具有提升性能。
33.实施例2
34.称取不同量的0.734、2.2、3.67、5.138、6.6、7.34、22.02、36.7g乙酸锌分别溶于10ml去离子水中，搅拌30分钟，获得均匀的40ml不同浓度乙酸锌溶液。
35.取0.3克p25二氧化钛分散到上述乙酸锌溶液中继续搅拌5分钟，获得水热反应所需分散液。
36.将40ml分散液转移至50ml水热反应釜中，180℃反应2h。将产物依次用0.01m无水乙酸、去离子水离心清洗5次，然后在500℃马弗炉里煅烧3h，获得二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料。
37.称取二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料0.40g，聚丁烯0.27g，有机膨润土0.05g，去离子水3.4ml,在烧杯中加热至粘稠状搅拌均匀。获得的光电化学阴极保护胶黏膏。
38.将上述胶黏膏按照实施例1记载的方式进行光电化学阴极保护测试(参见表2)。
39.表2
[0040][0041]
由表2可见，乙酸锌浓度为0.5～1mol/l时制备的胶粘膏光电化学阴极保护效果最好。由此可见特定钛酸锌含量的光电化学阴极保护胶粘膏有利于特省光电化学阴极保护性能。


技术特征：
1.一种光电化学阴极保护胶黏膏，其特征在于：胶黏膏按重量百分比计成分为：聚丁烯25～27％、有机膨润土5～8％、二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料31～40％，余量为水。2.按权利要求1所述胶黏膏，其特征在于：所述二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料为将市售的纳米二氧化钛(p25)置于乙酸锌溶液中分散均匀获得分散液，将分散液转移至反应釜中进行水热反应1～2h；将产物依次用0.01m无水乙酸、去离子水离心清洗，然后在500～550℃马弗炉里煅烧2～3h，即获得直径在18～25nm的纳米粒子二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料。3.按权利要求2所述胶黏膏，其特征在于：所述水热反应温度应在180℃～200℃之间；每10ml分散液含二氧化钛0.1～0.5g；乙酸锌溶液的浓度为0.5～1mol/l；分散液占反应釜内胆体积的80～85％。4.按权利要求1-3任意一项所述胶黏膏，其特征在于：将所述胶黏膏涂刷至待保护钢体表面涂刷厚度为100～200μm。5.一种权利要求1所述的光电化学阴极保护胶黏膏的制备方法，其特征在于：按上述比例，将聚丁烯加热至融化状态，加入有机膨润土和二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料和水，搅拌0.5-1h，停止加热即得胶黏膏。

技术总结
本发明属于一种防蚀胶黏膏的制备方法，具体来说是一种应用与铁路钢结构，尤其是剪刀撑、螺栓螺母、法兰等钢结构异型节点结构的光电化学阴极保护胶黏膏及其制备方法。胶黏膏按重量百分比计成分为：聚丁烯25～27％、有机膨润土5～8％、二氧化钛\钛酸锌纳米复合材料31～40％，余量为水。本发明所制备的胶黏膏与金属材料具有良好的附着性，具有良好的光电化学阴极保护性能。阴极保护性能。阴极保护性能。


技术研发人员：马秀敏 马峥 侯保荣
受保护的技术使用者：中国国家铁路集团有限公司
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2023/7/25