CN111073467B - 一种用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料 - Google Patents

一种用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，所述复合防护层材料包括：基底层，所述基底层旋涂在钕铁硼上；及防护层，所述防护层涂覆在基底层上；所述防护层由以下重量份数的原料组成：10～20份含氟甲基丙烯酸酯、30～50份环氧树脂、40～60份乙烯基环氧树脂、5～10份添加剂、0.5～1.5份固化剂、1～2.5份填料和20～50份去离子水。本发明的复合防护层材料，通过基底层和防护层的双层结构设置，不仅可以提高钕铁硼永磁体的表面耐腐蚀性能，而且可以提高其耐磨和耐热性能，延长钕铁硼表面防护层的使用寿命。

Description

一种用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料
技术领域
本发明涉及钕铁硼的技术领域，尤其涉及一种用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料。
背景技术
钕铁硼分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两种，粘结钕铁硼各个方向都有磁性，耐腐蚀；而烧结钕铁硼因易腐蚀，表面需镀层，一般有镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等。与传统永磁材料相比较，烧结钕铁硼永磁体具有优异的特性和性价，已被广泛应用于计算机、电动机、电动汽车、仪器仪表、磁传动轴承、高保真扬声器、核磁共振成像仪和航天航空等各行各业。我国凭借稀土资源优势和生产成本优势，大力发展钕铁硼磁体产业，已成为世界第一生产大国和消费大国。
一般来说，提高材料耐蚀性的基本途径可以从提高材料自身耐蚀性和对材料表面进行涂层防护这两方面来考虑。对材料表面进行防护可以通过电镀、化学镀、有机涂覆以及物理气相沉积等方法实现。采用有机物涂层，存在有机高分子涂层与钕铁硼基体的结合力弱，表面处理过程中环境污染大，涂层耐磨和耐候性能差等问题。
因此，有待开发一种环保、耐磨、耐腐蚀和耐候性能良好的涂层。
发明内容
鉴于以上现有技术的不足之处，本发明提供了一种用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，以解决钕铁硼表面防护层高耐腐蚀性能要求的同时，使钕铁硼表面防护层具有良好的耐热性、耐磨性和耐候性，以延长钕铁硼磁体的使用寿命。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，所述复合防护层材料包括：
基底层，所述基底层旋涂在钕铁硼上；及
防护层，所述防护层涂覆在基底层上；
所述防护层由以下重量份数的原料组成：10～20份含氟甲基丙烯酸酯、30～50份环氧树脂、40～60份乙烯基环氧树脂、5～10份添加剂、0.5～1.5份固化剂、1～2.5份填料和20～50份去离子水。
本发明的防护层，以环氧树脂和乙烯基环氧树脂为聚合反应的主体原料，通过添加含氟甲基丙烯酸酯与主体原料进行共聚反应，使环氧树脂有机防护层得以改性处理，其带有的含氟基团一方面具有疏水作用，防止钕铁硼表面的水渍渗透进入钕铁硼基体内，从而加剧钕铁硼的氧化效应；另外一方面，含氟基团也提高了钕铁硼表面防护层的耐候性能。
所述基底层由以下重量份数的原料组成：30～60份环氧树脂、10～30份羟基环氧树脂、1～5份添加剂、1～3份三异氰酸酯化合物、0.5～1.5份六亚甲基二异氰酸酯、0.05～0.15份有机锡催化剂、0.1～1份纳米二氧化钛和20～50份去离子水。
本发明的基底层，以环氧树脂和羟基环氧树脂为基底层聚合反应的主体原料，通过添加三异氰酸酯化合物和六亚甲基二异氰酸，进一步增强基底层与钕铁硼基体的粘结强度，另外通过三异氰酸酯化合物在有机锡催化剂的作用下，与主体原料中带有的羟基官能团进行接枝反应，在此反应过程中，三异氰酸酯化合物形成具有稳定性能的环状结构，提高了基底层的抗老化，耐候性能。基底层中，所掺杂的纳米二氧化钛，能够起到延长环境中腐蚀性电解质液体向基底层内部渗入的通道，增加基底层在钕铁硼基体边缘厚度均匀性的作用，进而提高钕铁硼表面复合防护层的服役寿命。
所述添加剂为杯[4]芳烃。
所述杯[4]芳烃的结构式如结构式1所示：
Figure 167181DEST_PATH_IMAGE001
结构式1
结构式1中，R1和R2独自选自H或C1～5的烃基；
结构式1中，
Figure 926189DEST_PATH_IMAGE002
表示为具有长链结构的端烯烃，长链结构的端烯烃使自由基聚合时减少位阻。
本发明选用如结构式1所示的杯[4]芳烃作为添加剂，添加至复合涂层的基底层和防护层中，有效起到流平和相容作用，所得到的每一层涂层都更加均匀，并且各层之间的结合性更强；本发明还有效利用了杯芳烃结构所独有的包结特性，使填料均匀分散在防护层中，从而增加了钕铁硼基体表面的耐磨性。
所述结构式1的杯[4]芳烃以对叔丁基杯芳烃羟基为基础，在乙胺和四氯化钛的催化作用下，得到上沿修饰有长链结构的端烯烃的杯[4]芳烃。
所述含氟甲基丙烯酸酯为全氟环己基甲基丙烯酸酯、五氟苄基甲基丙烯酸酯、2,3,5,6-四氟苯基甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
所述固化剂选用过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、2,4-二氯过氧化苯甲酰和过氧化十二酰中的一种或多种。
所述三异氰酸酯化合物为4,4',4''-三苯基甲烷三异氰酸酯、十一烷-1,6,11-三基三异氰酸酯、甲苯-2,4,6-三基三异氰酸酯中的一种或多种。
所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、马来酸单丁酯二丁基锡、二(异辛基巯基乙酸)二丁基锡中的一种或多种。
所述填料为凹凸棒土粉、海泡石粉、蒙脱土、云母粉中的一种或多种。
所述基底层的膜厚为1～5μm。
所述防护层的膜厚为5～20μm。
所述基底层的制备方法为：按重量份数称取原料，将30～60份环氧树脂、10～30份羟基环氧树脂、0.5～3.5份添加剂、1～3份三异氰酸酯化合物、0.5～1.5份六亚甲基二异氰酸酯、0.1～1份纳米二氧化钛和20～50份去离子水置于搅拌罐中进行搅拌均匀，然后加入0.05～0.15份有机锡催化剂和0.5～1.5份添加剂，继续搅拌均匀后，将搅拌均匀的基底层混合液旋涂在钕铁硼基体上，固化后，得到表面涂有所述基底层的钕铁硼。
所述防护层的制备方法为：按重量份数称取原料，将10～20份含氟甲基丙烯酸酯、30～50份环氧树脂、40～60份乙烯基环氧树脂、1～2.5份填料、3.5～7份添加剂和20～50份去离子水置于搅拌罐中进行搅拌均匀，然后加入1.5～3份添加剂和0.5～1.5份固化剂，继续搅拌均匀后，将搅拌均匀的防护层混合液旋涂在基底层上，升温固化，即可得到表面涂有耐腐蚀复合防护层材料的钕铁硼。
本发明的有益效果：
本发明的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，配方环保，以水性涂层材料为主，所得到的基底层与钕铁硼基体结合性强，具有优异的抗氧化和耐候性能；防护层则具有优异的疏水性、耐候性和耐磨性；总的来说，通过复合防护层的结构设计，提高了钕铁硼永磁体的表面耐腐蚀性能，延长了钕铁硼表面防护层的服役寿命。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
本实施例用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其包括：
基底层，所述基底层旋涂在钕铁硼上；及
防护层，所述防护层涂覆在基底层上；
所述防护层由以下重量份数的原料组成：15份含氟甲基丙烯酸酯、40份环氧树脂、50份乙烯基环氧树脂、7份添加剂、1份固化剂、1.5份填料和30份去离子水。
所述基底层由以下重量份数的原料组成：45份环氧树脂、20份羟基环氧树脂、3份添加剂、2份三异氰酸酯化合物、1份六亚甲基二异氰酸酯、0.1份有机锡催化剂、0.5份纳米二氧化钛和35份去离子水。
所述添加剂为杯[4]芳烃。
所述杯[4]芳烃的结构式如结构式1所示：
Figure 134317DEST_PATH_IMAGE001
结构式1
结构式1中，R1和R2分别选自H和C3烃基；
结构式1中，
Figure 322984DEST_PATH_IMAGE002
表示为具有长链结构的端烯烃，优选的是戊烯基、辛烯基、癸烯基及其异构体，更有选的是辛烯基。
所述含氟甲基丙烯酸酯为全氟环己基甲基丙烯酸酯。
所述固化剂选用过氧化苯甲酰。
所述三异氰酸酯化合物为4,4',4''-三苯基甲烷三异氰酸酯。
所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。
所述填料为凹凸棒土粉，所述填料的目数为1000目。
所述基底层的膜厚为3μm。
所述防护层的膜厚为15μm。
实施例2
本实施例用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其包括：
基底层，所述基底层旋涂在钕铁硼上；及
防护层，所述防护层涂覆在基底层上；
所述防护层由以下重量份数的原料组成：10份含氟甲基丙烯酸酯、30份环氧树脂、40份乙烯基环氧树脂、5份添加剂、0.5份固化剂、1份填料和20份去离子水。
所述基底层由以下重量份数的原料组成：30份环氧树脂、10份羟基环氧树脂、1份添加剂、1份三异氰酸酯化合物、0.5份六亚甲基二异氰酸酯、0.05份有机锡催化剂、0.1份纳米二氧化钛和20份去离子水。
所述添加剂为杯[4]芳烃。
所述杯[4]芳烃的结构式如结构式1所示：
Figure 291071DEST_PATH_IMAGE003
结构式1
结构式1中，R1和R2分别选自H和C1烃基；；
结构式1中，
Figure 570830DEST_PATH_IMAGE002
表示为具有长链结构的端烯烃。优选的是戊烯基、辛烯基、癸烯基及其异构体，更有选的是辛烯基。
所述含氟甲基丙烯酸酯为五氟苄基甲基丙烯酸酯。
所述固化剂选用异丙苯过氧化氢。
所述三异氰酸酯化合物为十一烷-1,6,11-三基三异氰酸酯。
所述有机锡催化剂为马来酸单丁酯二丁基锡。
所述填料为蒙脱土，所述填料的目数为1500目。
所述基底层的膜厚为1μm。
所述防护层的膜厚为5μm。
实施例3
本实施例用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其包括：
基底层，所述基底层旋涂在钕铁硼上；及
防护层，所述防护层涂覆在基底层上；
所述防护层由以下重量份数的原料组成： 20份含氟甲基丙烯酸酯、50份环氧树脂、60份乙烯基环氧树脂、10份添加剂、1.5份固化剂、2.5份填料和50份去离子水。
所述基底层由以下重量份数的原料组成： 60份环氧树脂、30份羟基环氧树脂、5份添加剂、3份三异氰酸酯化合物、1.5份六亚甲基二异氰酸酯、0.15份有机锡催化剂、1份纳米二氧化钛和50份去离子水。
所述添加剂为杯[4]芳烃。
所述杯[4]芳烃的结构式如结构式1所示：
Figure 356384DEST_PATH_IMAGE004
结构式1
结构式1中，R1和R2分别选自H和C5烃基；
结构式1中，
Figure 16035DEST_PATH_IMAGE002
表示为具有长链结构的端烯烃。优选的是戊烯基、辛烯基、癸烯基及其异构体，更有选的是辛烯基。
所述含氟甲基丙烯酸酯为2,3,5,6-四氟苯基甲基丙烯酸酯。
所述固化剂选用叔丁基过氧化氢。
所述三异氰酸酯化合物为甲苯-2,4,6-三基三异氰酸酯。
所述有机锡催化剂为二(异辛基巯基乙酸)二丁基锡。
所述填料为云母粉，所述填料的目数为1200目。
所述基底层的膜厚为5μm。
所述防护层的膜厚为20μm。
对比例1
本对比例的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其基本与实施例1相似，其主要不同之处在于，所述基底层未包含添加剂。
对比例2
本对比例的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其基本与实施例1相似，其主要不同之处在于，所述防护层未包含添加剂。
对比例3
本对比例的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其基本与实施例1相似，其主要不同之处在于，所述防护层未包含含氟甲基丙烯酸酯。
将实施例1～3和对比例1～3制备得到的复合防护层材料进行性能测试，其性能结果如表1所示：
耐腐蚀性测试：根据GB／T2423.17-1993，采用SH-90型盐雾腐蚀试验箱测试样品的耐盐雾腐蚀性能；试验环境温度为(35±2)℃，压力范围为0.8～1.2Pa，以出现锈蚀的时间作为钕铁硼耐腐蚀性能的评价标准，以小时h计。
耐候性测试：在120℃的温度条件下，进行72h盐雾测试，观察钕铁硼永磁体表面防护功能层的外观，以次判断其耐候性能。
耐热性测试：将实施例1～3和对比例1～3制备方法制备得到的钕铁硼材料浸渍在80℃的热水中，加热24h，观察钕铁硼永磁体表面防护功能层的外观，以次判断其耐热性能。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
耐腐蚀性，h 476 441 489 413 388 423
耐候性 无明显缺陷 无明显缺陷 无明显缺陷 局部出现剥落 无明显缺陷 较大面积出现剥落
耐磨性 良好 良好 良好 良好 良好 良好
耐热性 无明显缺陷 无明显缺陷 无明显缺陷 较大面积出现剥落 较大面积出现剥落 局部出现剥落
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其特征在于，所述复合防护层材料包括：
基底层，所述基底层旋涂在钕铁硼上；及
防护层，所述防护层涂覆在基底层上；
所述防护层由以下重量份数的原料组成：10～20份含氟甲基丙烯酸酯、30～50份环氧树脂、40～60份乙烯基环氧树脂、5～10份添加剂、0.5～1.5份固化剂、1～2.5份填料和20～50份去离子水；所述添加剂为杯[4]芳烃；所述杯[4]芳烃的结构式如结构式1所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
结构式1
结构式1中，R1和R2独自选自H或C1～5的烃基；
结构式1中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表示为具有长链结构的端烯烃。
2.如权利要求1所述的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其特征在于，所述基底层由以下重量份数的原料组成：30～60份环氧树脂、10～30份羟基环氧树脂、1～5份添加剂、1～3份三异氰酸酯化合物、0.5～1.5份六亚甲基二异氰酸酯、0.05～0.15份有机锡催化剂、0.1～1份纳米二氧化钛和20～50份去离子水。
3.如权利要求1所述的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其特征在于，所述含氟甲基丙烯酸酯为全氟环己基甲基丙烯酸酯、五氟苄基甲基丙烯酸酯、2,3,5,6-四氟苯基甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其特征在于，所述固化剂选用过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、2,4-二氯过氧化苯甲酰和过氧化十二酰中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其特征在于，所述三异氰酸酯化合物为4,4',4''-三苯基甲烷三异氰酸酯、十一烷-1,6,11-三基三异氰酸酯、甲苯-2,4,6-三基三异氰酸酯中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其特征在于，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、马来酸单丁酯二丁基锡、二(异辛基巯基乙酸)二丁基锡中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其特征在于，所述基底层的膜厚为1～5μm。
8.如权利要求1所述的用于钕铁硼的耐腐蚀复合防护层材料，其特征在于，所述防护层的膜厚为5～20μm。
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