本發(fā)明涉及材料的腐蝕防護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域,更具體地說(shuō),本發(fā)明涉及一種用于金屬材料陰極防護(hù)的含有導(dǎo)電材料的陽(yáng)極材料。
背景技術(shù):
金屬暴露于自然環(huán)境中形成金屬氧化物而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象是一個(gè)必然的過(guò)程,每年全球需要耗費(fèi)巨資來(lái)修復(fù)或更換因腐蝕而導(dǎo)致使用性能喪失的各種金屬構(gòu)件。各種包含鐵或鋼質(zhì)構(gòu)件的產(chǎn)品或設(shè)施,例如道路、橋梁、鐵路、建筑物等基礎(chǔ)設(shè)施;石油、天然氣等工業(yè)管道都需要進(jìn)行腐蝕防護(hù)。研究表明:因腐蝕而導(dǎo)致的預(yù)防、維修和更換的支出或成本據(jù)估計(jì)能占到工業(yè)化國(guó)家GDP的3%到4%。金屬的腐蝕是因?yàn)槠浔砻嫜趸ル娮?,為了防止金屬腐蝕通常可以通過(guò)陰極防護(hù)的方法來(lái)進(jìn)行腐蝕防護(hù)。陰極保護(hù)是指在待防護(hù)的金屬表面提供陰極電流,使其陰極極化以達(dá)到減少甚至防止腐蝕的一種電化學(xué)保護(hù)技術(shù)。陰極防護(hù)通常包括外加電流陰極防護(hù)和犧牲陽(yáng)極陰極防護(hù)兩種手段。外加電流陰極防護(hù)涉及陽(yáng)極、采用外部DC電源或AC電源施加的電流,以及整流器的使用。然而,外加電流陰極防護(hù)涉及的電源可靠性要求高,而且需要持續(xù)的電力消耗,另外監(jiān)控和維修成本也較高。當(dāng)被保護(hù)的金屬連接至化學(xué)活性更高的金屬時(shí),該化學(xué)活性更高的金屬發(fā)生腐蝕并對(duì)被保護(hù)的金屬提供陰極防護(hù),而該化學(xué)活性更高的金屬被稱(chēng)之為犧牲陽(yáng)極。犧牲陽(yáng)極通過(guò)自身的腐蝕而給被保護(hù)的金屬提供電子而使其電位處于陰極保護(hù)區(qū)間,因而無(wú)需使用電源,但犧牲陽(yáng)極的材料會(huì)經(jīng)歷持續(xù)的腐蝕,因而通常在腐蝕到一定程度時(shí),需要進(jìn)行更換。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的目的在于提供一種含有導(dǎo)電材料的陽(yáng)極材料。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種含有導(dǎo)電材料的陽(yáng)極材料,其特征在于:所述陽(yáng)極材料由5.0~35.0wt%的活性金屬粒子、5.0~15.0wt%的氧化鋅、3.0~6.0wt%的雙金屬氫氧化物、0.1~5.0wt%的導(dǎo)電材料、0.5~3.0wt%的偶聯(lián)劑、1.0~3.0wt%的巰基化合物,和余量的透明樹(shù)脂組成。其中,所述活性金屬粒子是指比被保護(hù)的金屬腐蝕電位更負(fù)的金屬粒子,作為示例性地,當(dāng)被保護(hù)的金屬為鐵時(shí),所述活性金屬粒子是指鋅、鋁、鎂、錫、鋅合金、鋁合金、錫合金或鎂合金等的金屬粒子。當(dāng)被保護(hù)的金屬為銅時(shí),所述活性金屬粒子是指鋅、鋁、鎂、錫、鐵、鋅合金、鋁合金、錫合金、鎂合金或鐵合金等的金屬粒子。所述金屬粒子的平均粒徑為0.5~50μm,優(yōu)選為1.0~20.0μm,更優(yōu)選為2.0~10μm。所述金屬顆粒的形狀例如可以為球狀、棒狀或片狀等。其中,所述氧化鋅又稱(chēng)之為鋅白,其具有光催化活性,能夠通過(guò)光線產(chǎn)生自由電子。作為優(yōu)選地,為了充分發(fā)揮所述氧化鋅的光催化活性,所述氧化鋅優(yōu)選為納米氧化鋅,并且其平均粒徑優(yōu)選為10nm~100nm,所述氧化鋅的形狀例如可以為球形等。其中,所述雙金屬氫氧化物為層狀雙金屬氫氧化物(LDH),其為二價(jià)金屬離子例如Mg2+、Zn2+或Ca2+等,和三價(jià)金屬離子例如Al3+、Fe3+或Cr3+等形成的氫氧化物結(jié)構(gòu),作為示例性地,所述雙金屬氫氧化物可以是鋅鋁水滑石、鎂鋁水滑石,優(yōu)選具有納米尺度的鋅鋁水滑石或鎂鋁水滑石等。其中,所述導(dǎo)電材料可以選擇無(wú)機(jī)導(dǎo)電粒子或者有機(jī)導(dǎo)電聚合物等,作為無(wú)機(jī)導(dǎo)電粒子例如可以選擇導(dǎo)電石墨等,作為有機(jī)導(dǎo)電聚合物例如可以選擇聚苯胺以及聚乙炔等。為了不影響所述陽(yáng)極材料的透明度,在本發(fā)明中所述導(dǎo)電材料的含量?jī)?yōu)選為0.1~5.0wt%,更優(yōu)選為0.2~2.0wt%。其中,所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑,優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑,所述硅烷偶聯(lián)劑例如可以選擇含有官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑,例如可以采用利用氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等官能團(tuán)化的硅烷偶聯(lián)劑,優(yōu)選為含有烷氧基的硅烷偶聯(lián)劑。其中,所述巰基化合物選自4,4’-二巰基二苯基甲烷、1,4-二巰基苯、1,3-二巰基苯、1,2-二巰基苯、4,4’-二巰基二苯基-2,2-丙烷、4,4’-二巰基二苯基亞砜,或4,4’-二巰基二苯基砜中的至少一種。其中,所述透明樹(shù)脂選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚偏二氟乙烯樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚乙烯醇樹(shù)脂或聚苯烯酰胺樹(shù)脂等。作為優(yōu)選地,所述丙烯酸樹(shù)脂的例子例如可以選擇聚丙烯酸樹(shù)脂、聚丙烯酸甲酯樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂、聚丙烯酸乙酯樹(shù)脂、聚丙烯酸丁酯樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸丁酯樹(shù)脂、聚甲基丙烯酰胺樹(shù)脂或聚丙烯酰胺樹(shù)脂等。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明所述的含有導(dǎo)電材料的陽(yáng)極材料具有以下有益效果:本發(fā)明的含有導(dǎo)電材料的陽(yáng)極材料在自然光照條件下能夠產(chǎn)生自由電子可強(qiáng)化對(duì)被保護(hù)金屬材料的陰極極化作用,相較于普通的犧牲陽(yáng)極,能夠減少或延緩活性金屬粒子的消耗,有利于節(jié)約材料成本和維護(hù)成本。附圖說(shuō)明圖1為含有導(dǎo)電材料的陽(yáng)極材料與被保護(hù)的普通碳鋼相結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的含有導(dǎo)電材料的陽(yáng)極材料做進(jìn)一步的闡述,以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。本發(fā)明的含有導(dǎo)電材料的陽(yáng)極材料由所述陽(yáng)極材料由5.0~35.0wt%的活性金屬粒子、5.0~15.0wt%的氧化鋅、3.0~6.0wt%的雙金屬氫氧化物、0.1~5.0wt%的導(dǎo)電材料、0.5~3.0wt%的偶聯(lián)劑、1.0~3.0wt%的巰基化合物和余量的透明樹(shù)脂組成。所述活性金屬粒子是指比被保護(hù)的金屬腐蝕電位更負(fù)的金屬粒子,作為示例性地,當(dāng)被保護(hù)的金屬為鐵時(shí),所述活性金屬粒子是指鋅、鋁、鎂、錫、鋅合金、鋁合金、錫合金或鎂合金等的金屬粒子。當(dāng)被保護(hù)的金屬為銅時(shí),所述活性金屬粒子是指鋅、鋁、鎂、錫、鐵、鋅合金、鋁合金、錫合金、鎂合金或鐵合金等的金屬粒子。所述金屬粒子的平均粒徑為0.5~50μm,優(yōu)選為1.0~20.0μm,更優(yōu)選為2.0~10μm。所述金屬顆粒的形狀例如可以為球狀、棒狀或片狀等。所述氧化鋅又稱(chēng)之為鋅白,其具有光催化活性,能夠通過(guò)光線產(chǎn)生自由電子。作為優(yōu)選地,為了充分發(fā)揮所述氧化鋅的光催化活性,所述氧化鋅優(yōu)選為納米氧化鋅,并且其平均粒徑優(yōu)選為10nm~100nm,所述雙金屬氫氧化物為層狀雙金屬氫氧化物(LDH),其為二價(jià)金屬離子例如Mg2+、Zn2+或Ca2+等,和三價(jià)金屬離子例如Al3+、Fe3+或Cr3+等形成的氫氧化物結(jié)構(gòu)。這種LDH水滑石結(jié)構(gòu)可以采用常規(guī)的水熱合成方法合成得到,在本發(fā)明的實(shí)施例和比較例中采用納米鋅鋁水滑石,而采用鎂鋁水滑石等也能獲得相同或類(lèi)似的顯著提升氧化鋅在本發(fā)明的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)中將光轉(zhuǎn)化為自由電子的能力。所述導(dǎo)電材料可以選擇無(wú)機(jī)導(dǎo)電粒子或者有機(jī)導(dǎo)電聚合物等,作為無(wú)機(jī)導(dǎo)電粒子例如可以選擇導(dǎo)電石墨等,作為有機(jī)導(dǎo)電聚合物例如可以選擇聚苯胺以及聚乙炔等。為了不影響所述陽(yáng)極材料的透明度,在本發(fā)明中所述導(dǎo)電材料的含量?jī)?yōu)選為0.1~5.0wt%,更優(yōu)選為0.2~2.0wt%。所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑,優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑,所述硅烷偶聯(lián)劑例如可以選擇含有官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑,例如可以采用利用氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等官能團(tuán)化的硅烷偶聯(lián)劑,優(yōu)選為含有烷氧基的硅烷偶聯(lián)劑,使用偶聯(lián)劑的目的在于將無(wú)機(jī)粒子或透明樹(shù)脂更好的結(jié)合在一起,減少無(wú)機(jī)粒子與透明樹(shù)脂的界面之...