CN105441923B - 一种水性环保锈蚀转化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水性环保锈蚀转化剂，由下列重量百分比的原料制成：单宁酸5～10％，硼酸5～10％，钼酸盐9～15％，成膜助剂3～10％，有机硅树脂2～5％，丙烯酸酯乳液10～20％，余量为水。本发明能转化锈层，在锈蚀钢材和锌层表面形成致密保护膜并阻止钢材进一步腐蚀，并能增加基材与防腐涂层的结合力，提高防腐效果。而且，本发明组分中不含有对人体和环境有害的物质，使用过程中不会影响操作人员的身心健康和造成环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，尤其是一种水性环保锈蚀转化剂。
技术背景
铁塔采用镀锌钢构件组装完成。镀锌钢构件在运输及组装过程中总是会受到外力作用而发生破损，露出裸钢。铁塔服役过程中，一方面因镀锌层破损而裸露的钢材会发生腐蚀而形成锈层，降低钢材强度；另一方面，镀锌层本身也会发生腐蚀而形成锈层。为了保证铁塔的安全运行，常采用粉刷涂料的方式进行防腐。粉刷防腐涂料前，需采用人工打磨方式进行除锈，以保证涂料的防腐效果。但人工除锈效率降低，劳动强度大。CN104498926A公开了一种用于带锈镀锌钢件的表面钝化处理剂，但处理剂中含有磷酸，腐蚀性强，且对环境有污染。
从组成上看，铁锈由稳定的铁化合物和活泼的铁化合物的混合物构成，根据铁锈此特点，带锈涂料除了必须具有一般防锈涂料的性能外，还必须具备二个特殊功能，即转化与稳定铁锈的功能：(1)涂料能充分浸润、渗透整个疏松多孔的锈层，使锈层粘结成为连续的封闭性涂层，封闭整个锈层和钢铁表面；(2)对锈层必须有足够的反应性，能使锈层中活泼的铁化合物经过转化或钝化变化稳定的填料。
发明内容
为解决上述问题，本发明以单宁酸/硼酸为铁锈转化剂，丙烯酸胶乳为成膜物，钼酸盐为转化协同剂。单宁酸/硼酸与铁离子反应生成难溶复杂的单宁酸铁螯合物和硼酸铁膜，达到稳定锈蚀的目的同时，还起到封闭铁锈的作用。但单宁酸/硼酸配制的锈转化剂为酸性，采用丙烯酸胶乳为成膜物时，很容易使乳胶体系不稳定，因此，本发明加入有机硅树脂对丙烯酸胶乳进行改性，得到的铁锈转化剂的乳液粒径分布均匀，乳液的稳定性高，在锈蚀钢材和涂层表面形成致密保护膜并阻止钢材进一步腐蚀，并能增加基材与防腐涂层的结合力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水性环保锈蚀转化剂，由下列重量百分比的原料制成：单宁酸5～10％，硼酸5～10％，钼酸盐9～15％，成膜助剂3～10％，有机硅树脂2～5％，丙烯酸酯乳液10～20％，余量为水。
铁锈转化剂的效果取决于单宁酸/硼酸的配比、浓度、硼酸的浓度、钢铁的腐蚀情况、铁锈与转化剂的反应时间、其它助剂的影响和使用方法。
因此，本发明中综合考虑各组分的特性和相互间的协同关系，优选单宁酸加入量为 5～10％；单宁酸与硼酸的质量比为1:1，此时，酸液的渗透性最好，减少了铁膜的生成对酸液渗透性的影响。
单宁酸/硼酸能渗透到锈层内与铁离子反应，但随着反应时间的延长，FT-IR显示锈层内层的磁铁锈浓度相对于外层纤铁锈和针铁锈浓度不断增大，表明锈转化剂并未完全渗透到锈层内部。因此，本发明中加入钼酸盐，在酸性溶液，合成多种同多酸盐，增强渗透性的同时，使保护膜层更均匀致密完整，赋予更高的抗蚀性，提高抗盐雾和抗浸蚀的能力。当钼酸盐的含量小于9％时，除锈效果不良，膜层不均匀，当钼酸盐含量大于15％时，抗腐蚀性增加不大，锈蚀转化剂的粘合性下降。
优选的，所述钼酸盐为钼酸铵或钼酸钠。
优选的，上述的锈蚀转化剂由下列重量百分比的原料制成：单宁酸5～8％，硼酸5～8％，钼酸盐9～12％，成膜助剂3～6％，有机硅树脂2～4％，丙烯酸酯乳液10～15％，余量为水。
优选的，上述的锈蚀转化剂由下列重量百分比的原料制成：单宁酸8～10％，硼酸8～10％，钼酸盐12～15％，成膜促进剂6～10％，有机硅树脂4～5％，丙烯酸酯乳液15～20％，余量为水。
加入成膜助剂可以将涂料中的成膜物质溶解或分散为均匀的液态，以便于施工成膜，当施工后又能从漆膜中挥发至大气的物质，原则上溶剂不构成涂膜，也不应存留在涂膜中。因此，本发明的多个优选实施例中，所述成膜助剂为乙二醇、丙三醇或异丙醇。尽管不能一概而论，但当成膜助剂的用量小于3％时，丙烯酸酯乳液的分散性不良，当成膜助剂的用量大于10％时，乳液溶解性提升不大，成本较高。
优选的，所述有机硅树脂为聚二甲基硅氧烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷。
长链烷基烷氧基硅烷是一类新型的有机硅化合物，由于其具有疏水性的柔性长链，极大地降低了涂料的表面能，使得有机相中的溶剂、树脂、助剂等能均匀的渗透到钢材中或均匀分散到纳米涂料表面，提高了涂料与钢基体的结合力。同时，有机硅化合物与丙烯酸酯的乳液聚合物的乳液粒径分布均匀，乳液的稳定性高，涂膜综合性能好，防水性能好。
在保证本发明整体性能的条件下，上述锈蚀转化剂中还可加入催化剂、增塑剂和成膜剂等助剂，以满足相应的性能要求。
本发明还提供了上述的锈蚀转化剂的制备方法，按重量比称取各组分，依次向水中添加高速预乳化后的丙烯酸酯乳液、硼酸、聚二甲基硅氧烷、单宁酸、钼酸铵和成膜助剂，混合均匀，即得。
本发明是一种针对于锈蚀钢铁表面处理的水性环保锈蚀转化剂，可部分替代传统抛丸除锈、打磨除锈的传统方法，将本发明防腐剂直接涂、喷刷于锈蚀的金属表面，可实现快速除锈、锈转化、形成密致牢固的防腐层，以达到钢铁材料在较长时间内防腐蚀的目的。可直接作为各种类型钢结构涂装前的防锈底料和各种类型钢结构日常维护、除锈、刷漆保养的维护用材。本发明在使用过程中可根据设备及金属零部件的大小采用喷涂、刷涂等方法。对带锈部件处理后，在自然条件下干燥，一段时间后有药剂的部位可转化为防腐层。处理前若结构件锈蚀比较严重，可采用简单的物理方法(钢丝刷、铁锤敲击)将多余的重锈、浮锈、灰尘杂物除去，再喷涂、刷涂本产品。自然干燥后形成的硬保护层可代替底漆，再直接对结构件作喷面漆处理。
本发明的有益效果：
本发明能转化锈层，在锈蚀钢材和锌层表面形成致密保护膜并阻止钢材进一步腐蚀，并能增加基材与防腐涂层的结合力，提高防腐效果。而且，本发明组分中不含有对人体和环境有害的物质，使用过程中不会影响操作人员的身心健康和造成环境的污染。
具体实施方式
实施例1
一种水性环保锈蚀转化剂，由下列重量百分比的原料制成：单宁酸5％，硼酸5％，钼酸盐9％，成膜助剂3％，有机硅树脂2％，丙烯酸酯乳液10％，余量为水。
制备方法：将高速预乳化后的丙烯酸酯乳液、硼酸、有机硅树脂、单宁酸、钼酸铵和成膜助剂依次加入水中，混合均匀，即得。
实施例2
配方：单宁酸8％，硼酸8％，钼酸盐12％，成膜助剂6％，有机硅树脂4％，丙烯酸酯乳液15％，余量为水。
制备方法：将高速预乳化后的丙烯酸酯乳液、硼酸、有机硅树脂、单宁酸、钼酸铵和成膜助剂依次加入水中，混合均匀，即得。
实施例3
配方：单宁酸10％，硼酸10％，钼酸盐15％，成膜促进剂10％，有机硅树脂5％，丙烯酸酯乳液20％，余量为水。
制备方法：将高速预乳化后的丙烯酸酯乳液、硼酸、有机硅树脂、单宁酸、钼酸铵和成膜助剂依次加入水中，混合均匀，即得。
实施例4
与实施例1的不同之处在于，所述成膜助剂为乙二醇、丙三醇或异丙醇。
实施例5
与实施例1的不同之处在于，所述有机硅树脂为聚二甲基硅氧烷。
实施例6
与实施例1的不同之处在于，所述钼酸盐为钼酸铵或钼酸钠。
实施例7
与实施例1的不同之处在于，所述锈蚀转化剂组分中还包含催化剂、增塑剂和成膜剂。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，组分中未加入有机硅树脂。较实施例1储存时间缩短50％以上。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，组分中未加入钼酸盐。较实施例1除锈性能下降10％。
对比例3
与实施例3的不同之处在于，组分中加入钼酸盐含量为16％，粘性下降5％左右。
对比例4
与实施例1的不同之处在于，采用磷酸替换硼酸。酸液渗透性较实施例1下降。
对比例5
与实施例1的的不同之处在于，采用磷酸替换单宁酸。酸液渗透性较实施例1下降。
对比例6
与实施例1的的不同之处在于，采用单宁酸替换硼酸。酸液渗透性较实施例1下降。
对比例7
与实施例1的的不同之处在于，采用硼酸替换单宁酸。酸液渗透性较实施例1下降。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种水性环保锈蚀转化剂，其特征在于，由下列重量百分比的原料制成：单宁酸5~10%，硼酸5~10%，钼酸盐9~15%，成膜助剂3~10%，有机硅树脂2~5%，丙烯酸酯乳液10~20%，余量为水。
2.如权利要求1所述的锈蚀转化剂，其特征在于，下列重量百分比的原料制成：单宁酸5~8%，硼酸5~8%，钼酸盐9~12%，成膜助剂3~6%，有机硅树脂2~4%，丙烯酸酯乳液10~15%，余量为水。
3.如权利要求1所述的锈蚀转化剂，其特征在于，下列重量百分比的原料制成：单宁酸8~10%，硼酸8~10%，钼酸盐12~15%，成膜助剂6~10%，有机硅树脂4~5%，丙烯酸酯乳液15~20%，余量为水。
4.如权利要求1-3任一项所述的锈蚀转化剂，其特征在于，所述成膜助剂为乙二醇、丙三醇或异丙醇。
5.如权利要求1-3任一项所述的锈蚀转化剂，其特征在于，所述有机硅树脂为聚二甲基硅氧烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷。
6.如权利要求1-3任一项所述的锈蚀转化剂，其特征在于，所述钼酸盐为钼酸铵或钼酸钠。
7.权利要求1-6任一项所述的锈蚀转化剂的制备方法，其特征在于，按重量比称取各组分，依次向水中添加丙烯酸酯乳液、硼酸、有机硅树脂、单宁酸、钼酸盐和成膜助剂，混合均匀，即得。
8.权利要求7所述的锈蚀转化剂的制备方法，其特征在于，所述的丙烯酸酯乳液为高速预乳化后的丙烯酸酯乳液。
9.如权利要求1-6任一项所述的锈蚀转化剂在钢铁防腐中的应用。
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