一种铝镜缓蚀剂
阅读说明：本技术 一种铝镜缓蚀剂 (Aluminum mirror corrosion inhibitor ) 是由 龚新明 于 2020-11-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铝镜缓蚀剂,原料包括：10～20份植酸和槲皮素复合物,2～5份表面活性剂,80～100份溶剂。植酸和槲皮素复合物的制备方法为：将槲皮素加入丙酮中溶解,再加入γ-氯丙基三甲氧基硅烷,反应得到硅烷改性槲皮素；将硅烷改性槲皮素加入无水乙醇中,搅拌溶解得到硅烷改性槲皮素乙醇溶液；将硅烷改性槲皮素乙醇溶液逐滴加入植酸水溶液中,反应得到所述植酸和槲皮素复合物。本发明在缓蚀剂中加入植酸和槲皮素复合物,可以与铝作用在镀铝层表面形成一层三维网络结构保护膜,形成的保护膜可以提高铝镜保护漆层与镀铝层的结合力,并且可以在保护漆层损坏时对镀铝层进行保护,防止腐蚀的扩展。(The invention discloses an aluminum mirror corrosion inhibitor which comprises the following raw materials: 10-20 parts of phytic acid and quercetin compound, 2-5 parts of surfactant and 80-100 parts of solvent. The preparation method of the phytic acid and quercetin compound comprises the following steps: dissolving quercetin in acetone, adding gamma-chloropropyltrimethoxysilane, and reacting to obtain silane modified quercetin; adding the silane modified quercetin into absolute ethyl alcohol, and stirring and dissolving to obtain a silane modified quercetin ethanol solution; and (3) dropwise adding the silane modified quercetin ethanol solution into the phytic acid aqueous solution, and reacting to obtain the phytic acid and quercetin compound. The phytic acid and the quercetin compound are added into the corrosion inhibitor, so that a three-dimensional network structure protective film can be formed on the surface of the aluminum plating layer under the action of aluminum, the formed protective film can improve the binding force between the aluminum mirror protective paint layer and the aluminum plating layer, and the aluminum plating layer can be protected when the protective paint layer is damaged, so that the corrosion expansion is prevented.)
技术领域
本发明涉及金属缓蚀剂技术领域，尤其是涉及一种铝镜缓蚀剂。
背景技术
目前常见的玻璃镜子有银镜和铝镜两种，虽然银镜的反射率高、使用寿命长，但其价格较高；而铝镜成本较低、生产工艺简单，因此在市场上有较大的占有率。由于铝易在空气中氧化，因此现有的玻璃铝镜的生产方法一般是先在玻璃表面用真空镀膜的方法溅镀一层金属铝作为反射层，然后在该反射层上涂覆一层保护漆以防止铝层受到化学腐蚀和物理损伤。
例如，在中国专利文献上公开的“一种高反射铝镜及其制备方法”，其公开号CN104714264A，其镜面镀层自玻璃基板向外依次为提高反射复合层、铝层、保护层、底漆层、面漆层。该发明在镀制高反射铝镜的功能层-铝层反射层前，先镀上提高反射复合层，提高了高反射铝镜的反光率，并加强了铝层和玻璃基板之间的结合力；同时在铝层后增加一层Si3N4，保护铝层以免氧化及上漆时对铝层造成的伤害，亦可增加铝镜的反射率。
但现有技术中铝镜表面的保护漆与铝层的结合力差，对铝镜进行切割时切割部位附近的保护漆容易脱落且不易修补，导致切割后的铝镜四周铝层裸露，易被空气氧化变色，影响铝镜的使用寿命。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中铝镜表面的保护漆与铝层的结合力差，对铝镜进行切割时切割部位附近的保护漆容易脱落且不易修补，导致切割后的铝镜四周铝层裸露，易被空气氧化变色，影响铝镜的使用寿命的问题，提供一种铝镜缓蚀剂，在缓蚀剂中添加植酸和槲皮素复合物，涂覆在铝镜镀铝层表面后植酸和槲皮素复合物可以与铝作用，在镀铝层表面形成一层三维网络结构保护膜，形成的保护膜可以提高铝镜保护漆层与镀铝层的结合力，并且可以在保护漆层损坏时对镀铝层进行保护，防止腐蚀的扩展。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括，
植酸和槲皮素复合物 10～20份
表面活性剂 2～5份
溶剂 80～100份。
本发明在缓蚀剂中加入植酸和槲皮素复合物，植酸是从粮食作用中提取的一种天然物质，其分子中具有能同金属配合的24个氧原子、12个羟基和6个磷酸基，是一种少见的金属多齿螯合剂，由于其对金属具有很强的螯合能力，因此植酸可以有效地在金属表面通过螯合作用形成一层单分子保护膜，避免金属腐蚀，是一种环保型的金属表面缓蚀剂组分。但植酸在酸性条件下对铝表面的缓蚀效果不足，因此现有技术中一般将植酸与其他缓蚀剂组分复配使用，以提高其缓蚀效果。本发明选用槲皮素与植酸进行复合，槲皮素可以与铝形成配位键，从而使分子吸附于镀铝层表面形成化学转化膜，与植酸协同作用形成的化学转化膜可以提高铝镜中镀铝层的缓蚀效果。
但直接将植酸与槲皮素混合复配，由于植酸分子与槲皮素分子在镀铝层表面存在竞争吸附，会影响形成的化学转化膜层的均一性，其缓蚀效果的提升有限；并且植酸与槲皮素形成的单分子保护膜层非常薄，易于在外力下破坏，不利于铝镜的长期使用。因此本发明将植酸分子与槲皮素分子复合，形成植酸和槲皮素复合物，本发明中的植酸和槲皮素复合物可以在镀铝层表面形成均匀的具有三维网络结构的保护膜，有效提高了保护膜的厚度，可以对铝镜的镀铝层起到长效的缓蚀作用，避免铝镜变色。
本发明将植酸和槲皮素复合物和表面活性剂加入溶剂中，可以形成水性的缓蚀剂，使用时将铝镜浸入缓蚀剂中反应一段时间，取出后烘干即可形成具有三维结构的化学转化保护膜，使用方便；镀铝层负载保护膜层后，可以继续在保护膜层上涂覆保护漆层，由于植酸和槲皮素复合物在镀铝层表面形成的有机保护膜层与有机涂料具有相近的化学性质，保护膜层中含有的羟基、磷酸基等活性基团也可以与有机涂层发生化学作用，因此经缓蚀剂处理过的镀铝层可以与保护漆层具有更强的结合力，减少切割、磨边时铝镜保护漆层的损伤，并且可以在保护漆层损坏时对镀铝层进行保护，防止腐蚀的扩展。
作为优选，所述植酸和槲皮素复合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将槲皮素加入丙酮中，搅拌溶解后再加入γ-氯丙基三甲氧基硅烷，70～90℃下搅拌反应12～24h，蒸发去除溶剂并干燥后得到硅烷改性槲皮素；
(2)将硅烷改性槲皮素加入无水乙醇中，搅拌溶解得到硅烷改性槲皮素乙醇溶液；
(3)将硅烷改性槲皮素乙醇溶液逐滴加入植酸水溶液中，70～80℃下搅拌反应2～4h，干燥后得到所述植酸和槲皮素复合物。
本发明中的植酸和槲皮素复合物制备时，先通过步骤(1)，利用γ-氯丙基三甲氧基硅烷(1)将槲皮素加入丙酮中，搅拌溶解后再加入γ-氯丙基三甲氧基硅烷，70～90℃下搅拌反应12～24h，蒸发去除溶剂并干燥后得到硅烷改性槲皮素；
(2)将硅烷改性槲皮素加入无水乙醇中，搅拌溶解得到硅烷改性槲皮素乙醇溶液；
(3)将硅烷改性槲皮素乙醇溶液逐滴加入植酸水溶液中，70～80℃下搅拌反应2～4h，干燥后得到所述植酸和槲皮素复合物。与槲皮素发生缩合反应，得到硅烷改性槲皮素；然后再通过步骤(3)，利用硅烷改性槲皮素中硅烷水解产生的硅羟基与植酸分子中的磷羟基发生脱水缩合反应，从而利用硅烷将植酸和槲皮素连接，得到植酸和槲皮素复合物。
由于硅烷改性槲皮素中的硅烷分子可以水解产生三个硅羟基，因此可以将三个植酸分子聚集在一起，通过两端的槲皮素和多个植酸分子与镀铝层之间的化学作用，以及中间的硅烷链段的交叉和互穿，在镀铝层表面形成具有三维网络结构的保护膜，有效提高了保护膜的厚度，避免保护膜在外力下的损伤。并且三维网络结构的保护膜增大了保护膜的粗糙度和比表面积，从而提高了保护膜在镀铝层表面的附着力，提高了铝镜的缓蚀性能。
作为优选，步骤(1)中所述的槲皮素与丙酮的质量体积比为1g：(10～15mL)，所述槲皮素与γ-氯丙基三甲氧基硅烷的质量比为1：(2～3)。
作为优选，步骤(2)中所述的硅烷改性槲皮素乙醇溶液中硅烷改性槲皮素的质量分数为1～5％。
作为优选，步骤(3)中所述的植酸水溶液的质量分数为5～10％，植酸水溶液与槲皮素乙醇溶液的体积比为(3～5)：1。
作为优选，原料中还包括1～3份氯酸钾。由于植酸和槲皮素复合物直接在镀铝层表面形成保护膜时，成膜速度较慢，导致保护膜易产生缺陷，影响缓蚀效果。因此本发明在缓蚀剂中添加了氯酸钾作为辅助成膜剂，氯酸钾可以有效提高植酸和槲皮素复合物的成膜速度和成膜的致密性，从而进一步提高缓蚀剂对铝镜的缓蚀效果。
作为优选，表面活性剂包括质量比为(1～2)：1的聚乙二醇辛基苯基醚和十八胺。
作为优选，溶剂包括质量比为(3～5)：1的水和乙二醇。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)将植酸和槲皮素通过硅烷连接，形成植酸和槲皮素复合物，加入缓蚀剂中后植酸和槲皮素复合物可以与铝作用，在铝镜的镀铝层表面形成一层三维网络结构保护膜，形成的保护膜可以提高铝镜保护漆层与镀铝层的结合力，并且可以在保护漆层损坏时对镀铝层进行保护，防止腐蚀的扩展；
(2)在缓蚀剂中添加了氯酸钾作为辅助成膜剂，氯酸钾可以有效提高植酸和槲皮素复合物的成膜速度和成膜的致密性，从而进一步提高缓蚀剂对铝镜的缓蚀效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在本发明中，若非特指，所有原料均可从市场购得或是本行业常用的。
实施例1：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
其中，植酸和槲皮素复合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将槲皮素加入丙酮中溶解，槲皮素与丙酮的质量体积比为1g：12mL，再加入与槲皮素的质量比为2.5:1的γ-氯丙基三甲氧基硅烷，80℃下搅拌反应18h，蒸发去除溶剂并干燥后得到硅烷改性槲皮素；
(2)将硅烷改性槲皮素加入无水乙醇中，搅拌溶解得到质量浓度为3％的硅烷改性槲皮素乙醇溶液；
(3)将硅烷改性槲皮素乙醇溶液逐滴加入质量浓度为8％的植酸水溶液中，植酸水溶液与槲皮素乙醇溶液的体积比为4：1，75℃下搅拌反应3h，干燥后得到所述植酸和槲皮素复合物。
实施例2：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
其中，植酸和槲皮素复合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将槲皮素加入丙酮中溶解，槲皮素与丙酮的质量体积比为1g：10mL，再加入与槲皮素的质量比为2:1的γ-氯丙基三甲氧基硅烷，70℃下搅拌反应24h，蒸发去除溶剂并干燥后得到硅烷改性槲皮素；
(2)将硅烷改性槲皮素加入无水乙醇中，搅拌溶解得到质量浓度为1％的硅烷改性槲皮素乙醇溶液；
(3)将硅烷改性槲皮素乙醇溶液逐滴加入质量浓度为5％的植酸水溶液中，植酸水溶液与槲皮素乙醇溶液的体积比为3：1，70℃下搅拌反应4h，干燥后得到所述植酸和槲皮素复合物。
实施例3：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
其中，植酸和槲皮素复合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将槲皮素加入丙酮中溶解，槲皮素与丙酮的质量体积比为1g：12mL，再加入与槲皮素的质量比为2.5:1的γ-氯丙基三甲氧基硅烷，80℃下搅拌反应18h，蒸发去除溶剂并干燥后得到硅烷改性槲皮素；
(2)将硅烷改性槲皮素加入无水乙醇中，搅拌溶解得到质量浓度为3％的硅烷改性槲皮素乙醇溶液；
(3)将硅烷改性槲皮素乙醇溶液逐滴加入质量浓度为8％的植酸水溶液中，植酸水溶液与槲皮素乙醇溶液的体积比为4：1，75℃下搅拌反应3h，干燥后得到所述植酸和槲皮素复合物。
实施例4：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
其中，植酸和槲皮素复合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将槲皮素加入丙酮中溶解，槲皮素与丙酮的质量体积比为1g：12mL，再加入与槲皮素的质量比为2.5:1的γ-氯丙基三甲氧基硅烷，80℃下搅拌反应18h，蒸发去除溶剂并干燥后得到硅烷改性槲皮素；
(2)将硅烷改性槲皮素加入无水乙醇中，搅拌溶解得到质量浓度为3％的硅烷改性槲皮素乙醇溶液；
(3)将硅烷改性槲皮素乙醇溶液逐滴加入质量浓度为8％的植酸水溶液中，植酸水溶液与槲皮素乙醇溶液的体积比为4：1，75℃下搅拌反应3h，干燥后得到所述植酸和槲皮素复合物。
实施例5：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
其中，植酸和槲皮素复合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将槲皮素加入丙酮中溶解，槲皮素与丙酮的质量体积比为1g：15mL，再加入与槲皮素的质量比为3:1的γ-氯丙基三甲氧基硅烷，90℃下搅拌反应12h，蒸发去除溶剂并干燥后得到硅烷改性槲皮素；
(2)将硅烷改性槲皮素加入无水乙醇中，搅拌溶解得到质量浓度为5％的硅烷改性槲皮素乙醇溶液；
(3)将硅烷改性槲皮素乙醇溶液逐滴加入质量浓度为8％的植酸水溶液中，植酸水溶液与槲皮素乙醇溶液的体积比为5：1，80℃下搅拌反应2h，干燥后得到所述植酸和槲皮素复合物。
对比例1：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
对比例2：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
对比例3：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
对比例4：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
其中，硅烷改性槲皮素的制备方法为：
(1)将槲皮素加入丙酮中溶解，槲皮素与丙酮的质量体积比为1g：12mL，再加入与槲皮素的质量比为2.5:1的γ-氯丙基三甲氧基硅烷，80℃下搅拌反应18h，蒸发去除溶剂并干燥后得到硅烷改性槲皮素。
对比例5：
一种铝镜缓蚀剂，以重量份计，原料包括：
其中，硅烷改性植酸的制备方法包括如下步骤：
(1)将γ-氯丙基三甲氧基硅烷加入无水乙醇中，分散均匀得到质量浓度为3％的硅烷溶液；
(2)将硅烷溶液逐滴加入质量浓度为8％的植酸水溶液中，植酸水溶液与硅烷溶液的体积比为4：1，75℃下搅拌反应3h，干燥后得到所述硅烷改性植酸。
对上述实施例和对比例中的缓蚀剂对铝镜的缓蚀性能进行测试，测试方法为：将镀铝后的铝镜分别置于上述实施例和对比例中的缓蚀剂中浸泡30min，取出后60℃下烘干；然后在缓蚀剂处理后的镀铝层表面淋涂厚度为40μm的保护漆层(保护漆采用浙江芬齐涂料密封胶有限公司的Duralux镜背涂料)；150℃下烘干后得到成品铝镜；将成品铝镜切割成2cm*2cm的大小并磨边，得到铝镜样品；将铝镜样品置于质量浓度为5％的NaOH水溶液中，25℃保温12h，观察镀铝层的颜色变化情况，结果如表1所示。
表1：铝镜缓蚀性能测试结果。
从表1中可以看出，实施例1～5中使用本发明中的缓蚀剂对铝镜的镀铝层进行处理后，切割后的铝镜在NaOH水溶液中可以维持10h以上不变色，并且实施例3～5中添加了氯酸钠的缓蚀剂与实施例1和2中不添加氯酸钠的缓蚀剂相比，缓蚀性能更佳，12h内均不会发生变色，证明缓蚀剂中加入氯酸钠，可以有效提高缓蚀性能。实施例1和2中的铝镜边缘部分变色的原因可能是由于切割和磨边时损坏了保护漆层。
而对比例1和对比例2中的缓蚀剂中只添加植酸或槲皮素，或对比例3中将植酸和槲皮素复配使用时，其缓蚀效果与实施例1中相比均有明显降低，在氢氧化钠水溶液中浸泡时边缘很快就会变色。对比例4和对比例5中只用硅烷改性槲皮素或植酸，缓蚀效果与实施例1中相比也有明显降低，并且硅烷改性植酸的缓释效果要好于硅烷改性槲皮素的效果，可能是由于硅烷改性植酸中，由于硅烷水解产生的三个硅羟基的作用，可以将多个植酸聚集，同样也可以产生三维结构，但由于端部没有槲皮素，其结构不如本发明中的植酸和槲皮素复合物所形成的三维网络结构紧密，从而造成缓蚀性能降低，证明本发明中的植酸和槲皮素复合物所形成的三维网络结构可以有效提高缓蚀剂对铝镜的缓蚀性能。
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