本發明涉及一種基于mxene改性的復合轉銹材料及其制備方法，具體地說，涉及一種可應用于銹蝕鋼材表面，能實現銹轉化且具有耐蝕性能提升作用的mxene改性的復合轉銹材料及其制備方法，屬于化工材料。
背景技術：
1、在現代工業體系中，鋼結構作為應用最廣泛、使用量最大的工程結構材料，其腐蝕與防護問題也成為亟待解決的難點問題。目前，涂料仍是最主要和應用最廣泛的防腐蝕技術手段，然而，傳統的防腐蝕涂料施工通常要求對基材進行噴砂或噴丸處理以達到較高的除銹等級（sa2.5，即表面光滑無銹蝕），而面對大型工程裝備現場維修的嚴峻工況和一些難以噴砂噴丸的特殊工程領域，基材表面除銹等級很難達到規定要求，極大地限制了傳統涂料性能的發揮。因此，轉銹材料（又稱轉銹劑）作為一種能夠涂覆在經過簡單表面處理或者不經處理的銹蝕基材表面，以實現基材與防腐蝕涂料的良好結合、提升涂層腐蝕防護性能的中間物質，得到了研究者的廣泛關注。
2、磷酸類物質和單寧酸類物質廣泛應用于轉銹材料技術領域，但其過強的活性可能對基材造成二次腐蝕，并且不能進一步提升基材的腐蝕防護能力，在實際應用中表現出極大的局限性。為了解決上述問題，可采取多種方法對磷酸類物質和單寧酸類物質進行改性，如將氨基物質與傳統酸性物質進行復合，不僅可以降低轉銹物質的酸性，并且還能增加轉銹官能團的密度，實現更高效的轉銹效率。feng等在文獻“synthesis?of?3,4,5-trihydroxy-2-[(hydroxyimino)?methyl]?benzoic?acid?as?a?novel?rust?converter.”中，研究了沒食子酸的改性方法，將羥亞氨基接枝到3,?4,?5-三羥基苯甲酸（即沒食子酸）中，得到了一種新型防銹劑——3,?4,?5-三羥基-2-[(羥亞氨基)甲基]苯甲酸，并通過鹽霧等測試結果表明其具有良好的防腐蝕性能，能夠在基材表面形成一層較為致密的鈍化膜，阻止水分子和氯離子等的滲透。因此，對于磷酸類物質和單寧酸類物質的改性能夠較好地增強轉銹材料的轉銹效率，提升基材的防腐蝕性能，構建更為長效的腐蝕保護層，對于推動轉銹技術領域的發展具有重要意義。
技術實現思路
1、針對傳統磷酸類和單寧酸類轉銹材料活性高、酸性強，但轉銹效率低，長期穩定性弱等問題，本發明旨在提供一種基于mxene改性的復合轉銹材料及其制備方法。所述轉銹材料采用植酸和沒食子酸進行復配，并與二維納米材料mxene進行復合。植酸和沒食子酸原料易得，性質穩定，酸性較弱，主要轉銹官能團（磷酸根和酚羥基）密度較大；同時，兩種物質和mxene進行復合能夠充分發揮mxene二維納米材料的物理屏蔽能力，增強基材的腐蝕防護性能，降低轉銹材料的酸性，提升轉銹材料的長期穩定性，構建高效的轉銹防腐蝕方案。
2、為實現本發明的目的，提供以下技術方案。
3、一種基于mxene改性的復合轉銹材料，所述轉銹材料是由二維過渡金屬碳化物（mxene）、沒食子酸（ga）和植酸（pa）組成的三元復合材料；
4、mxene、沒食子酸和植酸之間的質量比為1.0?~?1.5?:?0.25?~?0.35?:?1.5?~2.5。
5、一種本發明所述的基于mxene改性的復合轉銹材料的制備方法，所述方法的步驟如下：
6、先通過刻蝕法制備mxene，再通過冰水浴法原位制備mxene-pa-ga復合轉銹材料，為本發明所述的一種基于mxene改性的復合轉銹材料。
7、具體來說，刻蝕法制備mxene的步驟如下：
8、將?lif緩慢加入到鹽酸溶液中，形成均勻溶液；然后在30?min內緩慢加入鈦碳化鋁（max），在水浴條件下連續攪拌，去除鋁層；離心沉淀，并將離心得到的沉淀物洗滌至ph值大于6，然后過濾、干燥，得到粉末產物即為mxene。
9、進一步地，所述鹽酸溶液的質量分數為32%?~?38%，即摩爾濃度為10?mol/l?~?12mol/l；lif和max均為粉末，以鹽酸溶液的質量為100%計，lif的質量分數為鹽酸溶液質量的4%?~?5%，max的質量分數為鹽酸溶液質量的4%?~?5%；
10、進一步地，水浴條件下，連續攪拌的速率為400?r/min?~?600?r/min，水浴溫度為35?℃~?45?℃，時間為24?h?~?48?h；
11、離心沉淀的轉速為4000?r/min?~?6000?r/min；
12、洗滌是向沉淀物中先加入水洗滌，再加入無水乙醇洗滌，反復洗滌若干次；
13、干燥是在30?℃~?40?℃下真空中干燥4?h?~?6?h。
14、具體來說，冰水浴法原位制備mxene-pa-ga復合轉銹材料的步驟如下：
15、將沒食子酸和植酸溶解于冰水中，在冰水浴條件下超聲處理，然后向其中緩慢加入mxene，在冰水浴條件下充分攪拌使其反應接枝，得到mxene-pa-ga復合轉銹材料。
16、以冰水的質量為100%計，沒食子酸的質量分數為冰水質量的0.25%?~?0.35%，植酸的質量分數為冰水質量的1.5%?~?2.5%，mxene的質量分數為冰水質量的1.0%?~?1.5%；
17、所述冰水浴超聲處理的時間為20?min?~?30?min，超聲功率為150?w?~?200?w；
18、攪拌使其反應接枝時的攪拌轉速為400?r/min?~?600?r/min，攪拌時間為4?h?~?6h。
19、本發明的基本原理如下：
20、沒食子酸是單寧酸的小分子單體，具有性質穩定，酸性相對單寧酸更弱，原料易得的特點；植酸則具有原料易得，穩定性高，絡合能力強的特點。沒食子酸分子中的酚羥基官能團和植酸中的多磷酸根結構能夠分別和不同構型的銹蝕物質發生絡合反應，對銹蝕物質進行惰性轉化并固定在基材表面，形成一層相對平整致密的轉銹材料，阻止基材被進一步腐蝕。同時，兩種酸性物質上的羧基可以和mxene材料內部二維片層結構上的羥基等官能團進行接枝反應，將mxene引入轉銹材料中，一方面降低轉銹材料的酸性，增加長期穩定性；另一方面賦予轉銹材料良好的物理屏蔽性能，利用迷宮效應進一步隔絕外界水分子和氧氣分子的進入，進而增加基材的防腐蝕能力。
21、有益效果
22、（1）本發明提供了一種基于mxene改性的復合轉銹材料及其制備方法，通過冰水浴法原位制備mxene-pa-ga復合轉銹材料，方法簡易，且制備條件可控，獲得的轉銹材料具有微觀形貌規整且負載均勻的特點，具備良好的轉銹能力；
23、（2）本發明提供了一種基于mxene改性的復合轉銹材料及其制備方法，其中，沒食子酸和植酸各自所具有酚羥基和磷酸根基團，能夠針對常見的不同類型的銹蝕物質進行充分惰性轉化，形成沒食子酸鐵和植酸鐵等物質，降低銹蝕物質的反應活性；
24、（3）本發明提供了一種基于mxene改性的復合轉銹材料及其制備方法，將所述轉銹材料應用于銹蝕基材表面，形成的沒食子酸鐵和植酸鐵能夠附著于基材表面，構建一層轉銹材料層，同時mxene能夠填補轉銹材料層的缺陷，增加轉銹材料層的物理屏蔽能力，在基材表面形成較為平整致密的轉銹材料層；
25、（4）本發明提供了一種基于mxene改性的復合轉銹材料及其制備方法，將所述轉銹材料應用于銹蝕基材表面后，涂覆環氧樹脂構成復合轉銹涂層，在eis測試中，轉銹涂層經過60天的質量分數為3.5%的nacl溶液浸泡后，阻抗模量|z|0.01hz為1.57×109ω·cm2，防腐蝕性能良好；
26、（5）本發明提供了一種基于mxene改性的復合轉銹材料及其制備方法，將所述轉銹材料應用于銹蝕基材表面后，涂覆環氧樹脂構成轉銹涂層，在中性鹽霧測試中，720?h后沒有出現明顯腐蝕現象，表明所述轉銹材料的腐蝕防護能力突出。