CN109439143A - 有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法包括如下步骤：将壳聚糖衍生物溶于四氢呋喃中，之后加入环氧树脂并混合均匀，得到壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物；在壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物加入固化剂；将加入固化剂的壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物涂覆在经过预处理的钢材表面上，之后再室温下干燥24h后进行热处理，得到有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜，本发明可以克服转化膜表面存在的大量微孔和微裂纹等缺陷，而含有环氧树脂的有机涂层能够很大程度上改善膜的耐磨性和耐蚀性，同时引入的具有价格低廉、耐蚀性良好的壳聚糖衍生物进行复合，使其耐蚀性得到进一步提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合涂层膜的制备方法，尤其涉及一种有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法。
背景技术
钢材是我们生活中使用最多的材料之一。在我们的日常生产生活中处处可以看到钢材的使用。大到高楼大厦的主体结构，小到身上装饰品，上天的飞机火箭，下水的船舶潜艇都离不开钢材的应用。X80钢是美国的高强度线管钢的一种。X80钢力学性能极佳，多用于天然气管道和石油管道。X80钢是目前市面上性能较好的钢，但其耐腐蚀性较差，生产生活中浪费严重。金属防腐的研究是要防止金属的腐蚀，从而提高金属的耐腐蚀性，减少金属的浪费。
金属表面的防腐方法较多，一般为金属表面电镀涂层、电化学和化学制备的方法在金属表面形成转化膜，但是形成的转化膜通常具有较大的微孔和微裂纹等缺陷。而有机涂层不存在这些缺陷，通常是在金属表面形成化学转化膜之后再采用环氧树脂涂上有机涂层，还能够极大地提高金属表面的耐蚀性能。壳聚糖是来源于螃蟹和虾的壳进行脱乙酰化作用获得的天然高分子产物。其来源广泛、产量丰富并且绿色环保，具有抗菌性、生物相容性、无毒性以及医用保健功能等性能。并且研究发现壳聚糖及其衍生物在作为电化学缓蚀剂使用时，能够有效延缓金属的腐蚀速率。中科院的蔡国伟研究发现采用羧甲基壳聚糖作为缓蚀剂时，缓蚀剂的效率随着浓度的升高而升高，同时添加钨酸钠后复配的缓蚀剂其缓释效率能够达到57.4，X70钢在施加恒电位-0.85V，外加电流阴极保护的情况下,添加缓蚀剂羧甲基壳聚糖及其复配缓蚀剂后，金属表面既没有发现腐蚀产物,也未发现钙质沉积层。中国海洋大学的王青海采用硫脲壳聚糖作为缓蚀剂将其添加在含有盐酸的溶液中，研究其对Q235钢的缓释效率，研究发现在25℃和40℃下，硫脲壳聚糖能够较好地抑制盐酸对Q235钢的腐蚀。近几年来关于壳聚糖及其衍生物作为缓蚀剂抑制金属腐蚀的研究非常多，但是关于将其作为膜直接涂覆在金属表面进行防腐的研究尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是为了形成耐腐蚀性、耐磨性以及结合力优良的有机涂层而提供一种有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖衍生物溶于四氢呋喃中，之后加入环氧树脂并混合均匀，得到壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物；在壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物加入固化剂；将加入固化剂的壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物涂覆在经过预处理的钢材表面上，之后再室温下干燥24h后进行热处理，得到有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜。
本发明还包括这样一些特征：
1.所述固化剂与环氧树脂的质量比为2.5:10，壳聚糖衍生物与环氧树脂的质量比为3:10，壳聚糖衍生物溶于四氢呋喃中的浓度为0.1g～0.3/mL；
2.壳聚糖衍生物为壳聚糖2-(3,5-二氯苯基脲)-3,6-二(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)，环氧树脂为E51环氧树脂，固化剂为593固化剂；
3.所述钢材的预处理包括：砂纸打磨、水洗、超声、碱洗、水洗、酸活化、表面活化、水洗和干燥。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可以克服转化膜表面存在的大量微孔和微裂纹等缺陷，而含有环氧树脂的有机涂层能够很大程度上改善膜的耐磨性和耐蚀性，同时引入的具有价格低廉、耐蚀性良好的壳聚糖衍生物进行复合，使其耐蚀性得到进一步提高。
附图说明
图1是不同含量壳聚糖衍生物/环氧树脂复合膜的Tafel曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明首先将X80管线钢进行表面预处理，使其漏出基体，同时增加表面的粗糙度，然后将壳聚糖衍生物溶于四氢呋喃中，与环氧树脂进行混合均匀，其中壳聚糖衍生物与环氧树脂的质量比分别为0:10、1:10、2:10、3:10和10:0。之后在壳聚糖衍生物/环氧树脂混合物中加入固化剂(其中固化剂与环氧树脂的质量比为2.5:10)，将其采用刮刀涂覆在X80钢表面，于室温下固化24h，之后再经热处理使涂层充分固化。
所述的壳聚糖衍生物为壳聚糖2-(3,5-二氯苯基脲)-3,6-二(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)；所述的壳聚糖衍生物溶于四氢呋喃中的浓度为0.1g～0.3/mL；所述的壳聚糖衍生物/环氧树脂复合膜包括壳聚糖衍生物、E51环氧树脂和593固化剂。
本发明的X80钢表面复合膜制备的工艺流程包括：砂纸打磨→水洗→超声→碱洗→水洗→酸活化→表面活化→水洗→干燥→表面刮涂复合膜；将表面刮涂复合膜的X80钢于室温下干燥24h,之后再经热处理使涂层充分固化。
实施例1：
本实施例中为了和壳聚糖衍生物/环氧树脂复合膜进行耐蚀性对比，制备纯的环氧树脂膜，具体步骤如下：取10g E51环氧树脂于一次性杯中，另取2.5g 593固化剂充分搅拌，以备待用。
X80钢表面复合膜制备的工艺流程：砂纸打磨→水洗→超声→碱洗→水洗→酸活化→表面活化→水洗→干燥→表面刮涂复合膜；该工艺的具体流程步骤为：先将X80钢表面采用砂纸打磨(钢片大小为2cm×2cm)，再将钢片放入无水乙醇的烧杯中清洗，在超声清洗仪中超声处理，通过碱洗除污、酸洗除氧化物之后得到表面均匀的X80钢，然后将预处理后的X80钢的表面采用刮刀涂上上述制备的环氧树脂膜，于室温下固化24h，之后再经60℃热处理2h，以使涂层充分固化。
实施例2
将0.1g壳聚糖衍生物通过加热震荡使其完全溶于1.5mL四氢呋喃溶液。取1.0gE51环氧树脂加入上述四氢呋喃混合溶液中，充分搅拌均匀，然后再另取0.25g 593固化剂加入上述混合液中进一步充分搅拌，震荡溶解后得到壳聚糖衍生物/环氧树脂混合物溶液，以备待用(壳聚糖衍生物与环氧树脂的质量比为1：10)。
X80钢表面复合膜制备的工艺流程：砂纸打磨→水洗→超声→碱洗→水洗→酸活化→表面活化→水洗→干燥→表面刮涂复合膜；该工艺的具体流程步骤为：先将X80钢表面采用砂纸打磨(钢片大小为2cm×2cm)，再将钢片放入无水乙醇的烧杯中清洗，在超声清洗仪中超声处理，通过碱洗除污、酸洗除氧化物之后得到表面均匀的X80钢，然后将预处理后的X80钢的表面采用刮刀涂上备用的混合液制备壳聚糖衍生物/环氧树脂复合膜，于室温下固化24h，之后再经60℃热处理2h，以使涂层充分固化。
实施例3：
将0.2g壳聚糖衍生物通过加热震荡使其完全溶于1.5mL四氢呋喃溶液。取1.0gE51环氧树脂加入上述四氢呋喃混合溶液中，充分搅拌均匀，然后再另取0.25g 593固化剂加入上述混合液中进一步充分搅拌，震荡溶解后得到壳聚糖衍生物/环氧树脂混合物溶液，以备待用(壳聚糖衍生物与环氧树脂的质量比为2：10)。
X80钢表面复合膜制备的工艺流程：砂纸打磨→水洗→超声→碱洗→水洗→酸活化→表面活化→水洗→干燥→表面刮涂复合膜；该工艺的具体流程步骤为：先将X80钢表面采用砂纸打磨(钢片大小为2cm×2cm)，再将钢片放入无水乙醇的烧杯中清洗，在超声清洗仪中超声处理，通过碱洗除污、酸洗除氧化物之后得到表面均匀的X80钢，然后经预处理的后的X80钢表面采用刮刀涂上壳聚糖衍生物/环氧树脂复合膜，于室温下固化24h，之后再经60℃热处理2h，以使涂层充分固化。
实施例4：
将0.3g壳聚糖衍生物通过加热震荡使其完全溶于1.5mL四氢呋喃溶液。取1.0gE51环氧树脂加入上述四氢呋喃混合溶液中，充分搅拌均匀，然后再另取0.25g 593固化剂加入上述混合液中进一步充分搅拌，震荡溶解后得到壳聚糖衍生物/环氧树脂混合物溶液，以备待用(壳聚糖衍生物与环氧树脂的质量比为3：10)。
X80钢表面复合膜制备的工艺流程：砂纸打磨→水洗→超声→碱洗→水洗→酸活化→表面活化→水洗→干燥→表面刮涂复合膜；该工艺的具体流程步骤为：先将X80钢表面采用砂纸打磨(钢片大小为2cm×2cm)，再将钢片放入无水乙醇的烧杯中清洗，在超声清洗仪中超声处理，通过碱洗除污、酸洗除氧化物之后得到表面均匀的X80钢，然后将预处理的后的X80钢的表面采用刮刀涂上壳聚糖衍生物/环氧树脂复合膜，于室温下固化24h，之后再60℃热处理2h，以使涂层充分固化。
实施例5:
将0.5g壳聚糖衍生物通过加热震荡使其完全溶于2.0mL四氢呋喃溶液，以备待用。
X80钢表面复合膜制备的工艺流程：砂纸打磨→水洗→超声→碱洗→水洗→酸活化→表面活化→水洗→干燥→表面刮涂复合膜；该工艺的具体流程步骤为：先将X80钢表面采用砂纸打磨(钢片大小为2cm×2cm)，再将钢片放入无水乙醇的烧杯中清洗，在超声清洗仪中超声处理，通过碱洗除污、酸洗除氧化物之后得到表面均匀的X80钢，然后将预处理的后的X80钢的表面采用刮刀涂上壳聚糖衍生物膜，于室温下固化24h，之后再60℃热处理2h，以使涂层充分固化。
综上所述：本发明提供的是一种有利于提高钢耐蚀性的壳聚糖衍生物/环氧树脂复合涂层膜的制备方法。采用刮涂方法将壳聚糖衍生物/环氧树脂混合物涂在经过预处理的钢的表面，在室温下进行固化24小时之后，再经热处理使涂层充分固化。本发明不仅能在钢表面形成结合性能良好的壳聚糖衍生物/环氧树脂复合膜，还可以通过涂覆复合膜使钢表面的耐蚀性得到了明显的提高。
Claims (5)
1.一种有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法，其特征是，包括如下步骤：将壳聚糖衍生物溶于四氢呋喃中，之后加入环氧树脂并混合均匀，得到壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物；在壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物加入固化剂；将加入固化剂的壳聚糖衍生物和环氧树脂混合物涂覆在经过预处理的钢材表面上，之后再室温下干燥24h后进行热处理，得到有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜。
2.根据权利要求1所述的有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法，其特征是，所述固化剂与环氧树脂的质量比为2.5:10，壳聚糖衍生物与环氧树脂的质量比为3:10，壳聚糖衍生物溶于四氢呋喃中的浓度为0.1g～0.3/mL。
3.根据权利要求1或2所述的有利于提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法，其特征是，壳聚糖衍生物为壳聚糖2-(3,5-二氯苯基脲)-3,6-二(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)，环氧树脂为E51环氧树脂，固化剂为593固化剂。
4.根据权利要求1或2所述的提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法，其特征是，所述钢材的预处理包括：砂纸打磨、水洗、超声、碱洗、水洗、酸活化、表面活化、水洗和干燥。
5.根据权利要求3所述的提高钢耐蚀性的复合涂层膜的制备方法，其特征是，所述钢材的预处理包括：砂纸打磨、水洗、超声、碱洗、水洗、酸活化、表面活化、水洗和干燥。。
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