CN102492324B - 涂料增强剂及其制备方法和使用该增强剂的磷酸盐金属铝粉涂料 - Google Patents

涂料增强剂及其制备方法和使用该增强剂的磷酸盐金属铝粉涂料 Download PDF

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Abstract

一种涂料增强剂，其特征在于：所述的涂料增强剂由液态甲组分和固态乙组分组成，所述的液态甲组分和固态乙组分的原料重量组份为：甲组分100，乙组分35～40；所述的液态甲组分为磷酸，所述的固态乙组分为氢氧化镧或氧化镧。本发明通过磷酸和固体稀土(氢氧化镧或氧化镧)的反应，配置得到磷酸稀土增强剂，该稀土增强剂添加到普通的磷酸盐金属铝粉涂料中，使得增强剂内的磷酸盐与磷酸盐金属铝粉涂料中的金属氧化物构成具有氢键缔合的立体网状结构，从而将金属微粉固定在其中，不仅有效地提高了涂层的结合性能，使涂层具有较好的耐腐蚀性能。

Description

涂料增强剂及其制备方法和使用该增强剂的磷酸盐金属铝粉涂料
技术领域
本发明涉及一种化工涂料技术，具体地涉及一种涂料增强剂及其制备方法和应用有该涂料增强剂的磷酸盐金属铝粉涂料。
背景技术
汽车在运行时，排气系统始终处于高温状态，特别是靠近发动机的排气管部件其工作温度可以高达600℃。为了避免高温腐蚀排气管，往往需要在金属排气管的表面涂抹防腐耐高温的涂料，以延长排气管的使用寿命，提高汽车运行性能，如申请号为ZL200710131970.5的中国发明专利《一种用于汽车排气管的耐热耐蚀涂料》、申请号为200710042330.7的中国发明专利《一种二硫化钼基防腐减摩涂料》等文献中公开了可实现耐高温、耐腐蚀的涂料，能够用于排气系统等金属管件的表面防腐耐热处理。
目前，可实现耐高温耐腐蚀处理的涂料种类很多，如现有技术中用于汽车排气管表面处理的磷酸盐金属铝粉涂料是一种用水溶性磷酸二氢铝盐作为粘结材料的耐高温涂料，该涂料中以铬酸(盐、酐等)作为调节剂钝化铝粉，增加铝粉在磷酸中的稳定性，小于10μm直径球形铝粉还能有效减少粉体的表面积，提高了金属粉体的填充量，另外，磷酸二氢铝盐的优良高温粘结性则能让涂层可以长时间在高温环境下工作，使得涂料能承受500℃以下长时间高温热蚀不开裂、不脱落。但是，这种耐高温的磷酸盐金属铝粉涂料在更高温度(如排气管工作温度可以高达600℃)的使用环境下，其涂料的耐高温性能就有所减弱，而且容易脱落，使其使用性能大大下降，因此，采用这种磷酸盐金属铝粉涂料作为排气管表面涂料无法满足排气管在高温下的工作要求，还有待于作出进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能有效提高涂层结合性能和耐热防腐蚀性能的涂料增强剂。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述涂料增强剂的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种应用有上述涂料增强剂的磷酸盐金属铝粉涂料。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种涂料增强剂，其特征在于：所述的涂料增强剂由液态甲组分和固态乙组分组成，其中，所述的液态甲组分和固态乙组分的原料重量组份为：
甲组分    100
乙组分    35～40；
并且，所述的液态甲组分为磷酸，所述的固态乙组分为氢氧化镧或氧化镧。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种涂料增强剂的制备方法，其特征在于包括有如下步骤：
(1)、将所述的液态甲组分和固态乙组分按照所述的重量组份放入容器中，反应30～60分钟后，得到稠状半透明凝胶物质，其中，液体甲组分和固态乙组分的反应过程为磷酸和氢氧化镧H3LaO3(或氧化镧La2O3)之间的放热反应；
(2)、在所述容器中加入适量的去离子水，经充分搅拌后，所述步骤(1)中得到的凝胶物质溶于水中，形成白色乳状液体，步骤(2)中去离子水的加入是为了保证液态甲组分和固态乙组分之间的充分反应；
(3)、将所述容器放入100℃～140℃的烘箱内，经过2～6小时保温，获得呈糊稠状的半透明胶体；
(4)、从烘箱取出容器，并在该容器内继续加入去离子水，最终配置成总重量组份为250的溶液，该溶液经2～3小时搅拌，形成白色乳状液体，经筛网过滤后即得所需的增强剂。此时加入去离子水是为了配置增强剂的最终浓度，要求加入离子水后的容器内的总重量组份达到250，搅拌充分后即可获得所需的涂料增强剂。
为了使得液态甲组分和固态乙组分能够充分反应，保证溶剂均匀，作为优选，所述步骤(3)和步骤(4)之间还可以增加如下步骤：(3-1)、在所述的保温时间内，将所述容器从烘箱中取出，进行搅拌。
所述的搅拌方式可以为机械搅拌或超声波搅拌，当采用超声波搅拌时，可以根据实际情况适当地减少搅拌时间。
本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种使用涂料增强剂的磷酸盐金属铝粉涂料，其特征在于：该磷酸盐金属铝粉涂料的重量组份如下：
Figure BDA0000122170830000021
作为优选，所述球状铝粉的粒径为5～20μm。球状铝粉的粒径大小主要影响涂料的抗氧化性和涂抹后表面质量，当球状铝粉的粒径过小(小于5μm时)，此时，磷酸盐金属铝粉涂料涂抹到金属表面后，能够获得较好的表面质量，但是涂料的抗氧化性能降低；当球状铝粉的粒径过大(大于20μm时)，此时，磷酸盐金属铝粉涂料涂抹到金属表面后，虽然具有较高的抗氧化性，但是表面质量较为粗糙，影响产品的美观度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过磷酸和固体稀土(氢氧化镧或氧化镧)的反应，配置得到磷酸稀土增强剂，该稀土增强剂添加到普通的磷酸盐金属铝粉涂料中，可以配成一种水系金属微粉涂料，这种涂料经过烧结后，使得增强剂内的磷酸盐与磷酸盐金属铝粉涂料中的金属氧化物构成具有氢键缔合的立体网状结构，从而将金属微粉固定在其中，在起到粘结固定作用的同时，封闭了微粉之间的孔隙，不仅有效地提高了涂层的结合性能，使涂层具有较好的耐腐蚀性能，而且还提高了涂层的耐高温性能，进而有效地延长了汽车排气管的使用寿命。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例的涂料增强剂为稀土增强剂，该增强剂采用以下方法配置而成：
(1)、按照重量配比，将磷酸100份和氢氧化镧(H3LaO3)35份放入容器中进行放热反应；反应30～60分钟后，得到稠状半透明凝胶物质；
(2)、在容器中加入适量的去离子水，经充分搅拌后，上述的凝胶物质溶于水中并形成白色乳状液体；
(3)、将所述容器放入100℃的烘箱内，经过2小时保温，获得呈糊稠状的半透明胶体；保温过程中，可以将容器从烘箱取出，进行搅拌，搅拌能够使得容器内的溶液更为均匀，起到促进反应的作用；
(4)、从烘箱取出容器，并在该容器内继续加入去离子水，最终配置成总重量为250份的溶液，该溶液经2～3小时的搅拌，形成白色乳状液体，经筛网过滤后即得所需的增强剂。
上述制备过程中的搅拌方式可以选择机械搅拌或者超声波搅拌，如果选择超声波搅拌，可以根据实际情况适当减少搅拌时间。
将本实施例的增强剂添加到磷酸盐金属铝粉涂料后，配置成一种具有如下重量组份的水系金属微粉涂料为：
Figure BDA0000122170830000031
上述各组分搅拌1小时，加入适量去离子水成糊状，经筛网过滤待用(可以喷涂、刷涂、侵涂)。
实施例2：
本实施例的涂料增强剂为稀土增强剂，该增强剂采用以下方法配置而成：
(1)、按照重量配比，将磷酸100份和氢氧化镧(H3LaO3)38份放入容器中进行放热反应；反应30～60分钟后，得到稠状半透明凝胶物质；
(2)、在容器中加入适量的去离子水，经充分搅拌后，上述的凝胶物质溶于水中并形成白色乳状液体；
(3)、将所述容器放入120℃的烘箱内，经过4小时保温，获得呈糊稠状的半透明胶体；保温过程中，可以将容器从烘箱取出，进行搅拌；
(4)、从烘箱取出容器，并在该容器内继续加入去离子水，最终配置成总重量为250份的溶液，该溶液经2～3小时的搅拌，形成白色乳状液体，经筛网过滤后即得所需的增强剂。
上述制备过程中的搅拌方式可以选择机械搅拌或者超声波搅拌，如果选择超声波搅拌，可以根据实际情况适当减少搅拌时间。
将本实施例的增强剂添加到磷酸盐金属铝粉涂料后，配置成一种具有如下重量组份的水系金属微粉涂料为：
Figure BDA0000122170830000041
上述各组分搅拌1小时，加入适量去离子水成糊状，经筛网过滤待用(可以喷涂、刷涂、侵涂)。
实施例3：
本实施例的涂料增强剂为稀土增强剂，该增强剂采用以下方法配置而成：
(1)、按照重量配比，将磷酸100份和氢氧化镧(H3LaO3)40份放入容器中进行放热反应；反应30～60分钟后，得到稠状半透明凝胶物质；
(2)、在容器中加入适量的去离子水，经充分搅拌后，上述的凝胶物质溶于水中并形成白色乳状液体；
(3)、将所述容器放入140℃的烘箱内，经过6小时保温，获得呈糊稠状的半透明胶体；保温过程中，可以将容器从烘箱取出，进行搅拌；
(4)、从烘箱取出容器，并在该容器内继续加入去离子水，最终配置成总重量为250份的溶液，该溶液经2～3小时的搅拌，形成白色乳状液体，经筛网过滤后即得所需的增强剂。
上述制备过程中的搅拌方式可以选择机械搅拌或者超声波搅拌，如果选择超声波搅拌，可以根据实际情况适当减少搅拌时间。
将本实施例的增强剂添加到磷酸盐金属铝粉涂料后，配置成一种具有如下重量组份的水系金属微粉涂料为：
Figure BDA0000122170830000051
上述各组分搅拌1小时，加入适量去离子水成糊状，经筛网过滤待用(可以喷涂、刷涂、侵涂)。
实施例4：
本实施例的涂料增强剂为稀土增强剂，该增强剂采用以下方法配置而成：
(1)、按照重量配比，将磷酸100份和氧化镧(La2O3)35份放入容器中进行放热反应；反应30～60分钟后，得到稠状半透明凝胶物质；
(2)、在容器中加入适量的去离子水，经充分搅拌后，上述的凝胶物质溶于水中并形成白色乳状液体；
(3)、将所述容器放入110℃的烘箱内，经过3小时保温，获得呈糊稠状的半透明胶体；保温过程中，可以将容器从烘箱取出，进行搅拌；
(4)、从烘箱取出容器，并在该容器内继续加入去离子水，最终配置成总重量为250份的溶液，该溶液经2～3小时的搅拌，形成白色乳状液体，经筛网过滤后即得所需的增强剂。
上述制备过程中的搅拌方式可以选择机械搅拌或者超声波搅拌，如果选择超声波搅拌，可以根据实际情况适当减少搅拌时间。
将本实施例的增强剂添加到磷酸盐金属铝粉涂料后，配置成一种具有如下重量组份的水系金属微粉涂料为：
Figure BDA0000122170830000052
上述各组分搅拌1小时，加入适量去离子水成糊状，经筛网过滤待用(可以喷涂、刷涂、侵涂)。
实施例5：
本实施例的涂料增强剂为稀土增强剂，该增强剂采用以下方法配置而成：
(1)、按照重量配比，将磷酸100份和氧化镧(La2O3)40份放入容器中进行放热反应；反应30～60分钟后，得到稠状半透明凝胶物质；
(2)、在容器中加入适量的去离子水，经充分搅拌后，上述的凝胶物质溶于水中并形成白色乳状液体；
(3)、将所述容器放入140℃的烘箱内，经过5小时保温，获得呈糊稠状的半透明胶体；保温过程中，可以将容器从烘箱取出，进行搅拌；
(4)、从烘箱取出容器，并在该容器内继续加入去离子水，最终配置成总重量为250份的溶液，该溶液经2～3小时的搅拌，形成白色乳状液体，经筛网过滤后即得所需的增强剂。
上述制备过程中的搅拌方式可以选择机械搅拌或者超声波搅拌，如果选择超声波搅拌，可以根据实际情况适当减少搅拌时间。
将本实施例的增强剂添加到磷酸盐金属铝粉涂料后，配置成一种具有如下重量组份的水系金属微粉涂料为：
Figure BDA0000122170830000061
上述各组分搅拌1小时，加入适量去离子水成糊状，经筛网过滤待用(可以喷涂、刷涂、侵涂)。
实施例6：
本实施例的涂料增强剂为稀土增强剂，该增强剂采用以下方法配置而成：
(1)、按照重量配比，将磷酸100份和氧化镧(La2O3)37份放入容器中进行放热反应；反应30～60分钟后，得到稠状半透明凝胶物质；
(2)、在容器中加入适量的去离子水，经充分搅拌后，上述的凝胶物质溶于水中并形成白色乳状液体；
(3)、将所述容器放入135℃的烘箱内，经过3.5小时保温，获得呈糊稠状的半透明胶体；保温过程中，可以将容器从烘箱取出，进行搅拌；
(4)、从烘箱取出容器，并在该容器内继续加入去离子水，最终配置成总重量为250份的溶液，该溶液经2～3小时的搅拌，形成白色乳状液体，经筛网过滤后即得所需的增强剂。
上述制备过程中的搅拌方式可以选择机械搅拌或者超声波搅拌，如果选择超声波搅拌，可以根据实际情况适当减少搅拌时间。
将本实施例的增强剂添加到磷酸盐金属铝粉涂料后，配置成一种具有如下重量组份的水系金属微粉涂料为：
上述各组分搅拌1小时，加入适量去离子水成糊状，经筛网过滤待用(可以喷涂、刷涂、侵涂)。
将上述实施例1～实施例6中制备得到的涂料，涂覆到汽车排气管的表面以提高排气管的性能，涂料的涂覆工艺如下：
1、首先将排气管和涂片样品经表面喷砂去锈、化学侵泡除油，并清洗、风干；
2、用0.5～0.6MPa压力压缩空气喷枪在经去锈除油干燥的排气管上制备涂层，喷涂过程要逐步涂覆，不能发生涂料在排气管上流躺现象，涂层厚度约为60μm；
3、排气管涂层喷涂完成后，挂在通风干燥处表干2小时左右，挂入80℃烘箱中保温30～60分钟干燥；
4、排气管经干燥后入280～520℃的空气炉中烧结30～60分钟，经烧结后的涂层呈灰白色，达到使用状态。
排气管的涂层经检测，各项性能见下表所示：
Figure BDA0000122170830000072
Figure BDA0000122170830000081
本实施例提供一种稀土增强剂，该增强剂添加到磷酸盐金属铝粉涂料中，能够有效地提高涂料的耐热蚀性，涂料具有成本低，固化温度低节约能源的效果，涂层经抛光后表面呈现金属光泽具有良好的防腐蚀效果，用于提高排气管性能，延长汽车排气管的使用寿命。

Claims (5)

1.一种涂料增强剂，其特征在于：所述的涂料增强剂由液态甲组分和固态乙组分组成，其中，所述的液态甲组分和固态乙组分的原料重量组份为：
甲组分        100
乙组分        35～40；
并且，所述的液态甲组分为磷酸，所述的固态乙组分为氢氧化镧或氧化镧；
所述的涂料增强剂的制备方法包括有如下步骤：
(1)、将所述的液态甲组分和固态乙组分按照所述的重量组份放入容器中，反应30～60分钟后，得到稠状半透明凝胶物质；
(2)、在所述容器中加入适量的去离子水，经充分搅拌后，所述步骤(1)中得到的凝胶物质溶于水中，形成白色乳状液体；
(3)、将所述容器放入100℃～140℃的烘箱内，经过2～6小时保温，获得呈糊稠状的半透明胶体；
(4)、从烘箱取出容器，并在该容器内继续加入去离子水，最终配置成总重量组份为250的溶液，该溶液经2～3小时搅拌，形成白色乳状液体，经筛网过滤后即得所需的增强剂。
2.根据权利要求1所述的涂料增强剂，其特征在于：所述步骤(3)和步骤(4)之间还可以增加如下步骤：(3-1)、在所述的保温时间内，将所述容器从烘箱中取出，进行搅拌。
3.根据权利要求1所述的涂料增强剂，其特征在于：所述的搅拌方式为机械搅拌或超声波搅拌。
4.一种使用如权利要求1所述的涂料增强剂的磷酸盐金属铝粉涂料，其特征在于：该磷酸盐金属铝粉涂料的重量组份如下：
Figure FDA0000384141780000011
5.根据权利要求4所述的磷酸盐金属铝粉涂料，其特征在于：所述球状铝粉的粒径为5～20μm。
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