CN112341888B - 一种金属锈层处理涂料组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属锈层处理涂料组合物。所述涂料组合物按照质量百分比由以下成分组成：5％‑25％的黄酮类化合物、8％‑15％的B、20％‑30％的助溶剂、3％‑10％的乳化剂、5％‑15％的填料、5％‑15％的防锈颜料和20％‑30％的树脂，B由多巴胺和带羧基的偶联剂反应得到。制备方法是：将各组分搅拌混合至均匀，然后研磨至颗粒度为0.5‑10μm。本发明的涂料组合物在涂装之前，先用铈无机凝胶材料处理金属锈层表面，然后再涂装该涂料，可以使锈层钝化，降低锈层的腐蚀能力，可提高金属‑涂层之间的结合力，并且不会增加粘度。

Description

一种金属锈层处理涂料组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及金属表面处理领域，具体涉及一种金属锈层处理涂料组合物及其制备方法和应用。
背景技术
金属长期暴露在空气中，金属表面会形成锈层。其成分主要是Fe2O3*nH2O。因为这种疏松的锈层密度比基材本身轻，与氧气的接触面积更大。因此如果不及时除锈，金属会氧化得更快，锈层不断增加，从而破坏金属的性能。因此处理金属锈层是保护金属的重要方法。涂层在锈层涂装中，由于锈层腐蚀，锈层和金属之间结合力差。以往采用方法是将一些能够稳定锈层的材料直接加入涂层的涂料中。这种方法虽然便捷易操作，但是由于锈层多孔疏松的特点，分子较大的涂料很难深入到锈层内部，锈层跟涂层间结合得不够牢靠；而一些小分子偶联剂对锈层的改善作用又不能达到工业上的要求，会随着时间推移，效果逐渐变差。同时，用于涂装的涂层中的有机溶剂也会导致环境的污染。
目前直接在锈层进行处理技术很多，但是功能都较为单一，要么是简单抑制锈层腐蚀且没有达到预期防腐的目的，同时，没有兼顾锈层本身与金属基体的结合力；要么金属基体会在锈层中因为水性化涂层中含水量会扩散到金属基体与锈层之间，从而加速金属腐蚀，引起金属基体与锈层之间的张力，从而加速结合降低，从而导致金属锈层脱落的问题。
锈层中的Fe3+是一种去极化物质，将其氧化性能降低是一种较为有效的方法。这方面已经产生各种专利和研究成果，如络合Fe3+。但是若铁镀层上再涂上其他材料，且产生良好力学性能，需要解决金属基材-涂层之间的结合力问题。而一般小分子物质，包括目前已存在的物质，虽然可以产生一定的改善和提高，但是提高的强度有限，并不能完全满足要求。
以往大部分的做法是，将处理的物质加入到涂层中，然后处理；但是这样做会导致粘度增加，使整个处理体系难以扩散到金属-锈层界面，从而影响涂层整体的寿命。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种金属锈层处理涂料组合物。具体技术方案如下：
一种金属锈层处理涂料组合物，所述涂料组合物按照质量百分比由以下成分组成：5％-25％的黄酮类化合物、8％-15％的B、20％-30％的助溶剂、3％-10％的乳化剂、5％-15％的填料、5％-15％的防锈颜料、20％-30％的树脂；所述B的结构如下：
Figure BDA0002806276850000021
优选地，所述助溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇或分子量为600-2000的聚乙二醇。
优选地，所述乳化剂为吐温乳化剂。
优选地，所述填料为粘土、氢氧化铝、滑石粉、碳酸钙、硅藻土、硅灰石或硫酸钡 。
优选地，所述防锈颜料为云母氧化铁、铁红、磷酸锌或磷酸铝。
优选地，所述树脂为丙烯酸树脂。
其中，物质B的制备方法如下：
在合成分馏装置中，加入多巴胺，升温至60℃，保温半小时，然后升温到80℃，滴加带有羧基的偶联剂(多巴胺和该偶联剂的摩尔比为1:1.02)，反应时间为5h，即可制得B。
其反应的原理为：
Figure BDA0002806276850000022
本发明的目的之二是提供所述金属锈层处理涂料组合物的制备方法。具体的技术方案如下：
所述金属锈层处理涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：按照质量百分比含量，称取黄酮类化合物、B、助溶剂、乳化剂、填料、防锈颜料和树脂，搅拌混合至均匀，然后研磨至颗粒度为0.5-10μm，即可制得所述涂料组合物。
优选地，所述搅拌的速度为400-1000r/min，搅拌的时间为0.5-2h。
本发明的目的之三是提供所述金属锈层处理涂料组合物的应用。具体技术方案如下：
所述的金属锈层处理涂料组合物应用于金属锈层的处理。
优选地，其应用方法包括以下步骤：将四氯化铈和乳酸按照摩尔比1:1～1.5混合均匀， 50～80℃下反应1.5～3h，将得到的产物与等质量的水混合均匀，形成铈凝胶材料，将其涂刷至金属锈层，涂刷厚度为2-7μm；然后在涂刷的铈凝胶材料表面涂装所述涂料组合物，所述铈凝胶材料和涂料组合物的质量比是1:10～15。
所述铈凝胶材料的结构如下：
Figure BDA0002806276850000031
本发明的有益效果
本发明的金属锈层处理涂料组合物，可以使锈层钝化，降低锈层的腐蚀能力，并可提高金属-涂层之间的结合力。
本发明的涂料组合物在涂装之前，先用铈凝胶材料处理金属锈层表面，然后再涂装该涂料，可以使锈层钝化，降低锈层的腐蚀能力，可提高金属-涂层之间的结合力，并且不会增加粘度。
具体实施方式
以下更详细地描述本发明，但本发明并不限于这些实施例中。应注意，除非另有说明，“％”以质量计。以下描述在实施例中，对试样进行耐盐雾性能评价。将涂料制板后，采用盐雾机直接实验，机器内的温度为实际使用温度55℃。
实施例1
本实施例涂料组合物的配方是：
Figure BDA0002806276850000032
(1)制备铈凝胶材料：将四氯化铈和乳酸按照1:1.05的比例，在反应装置中，60℃下反应2h。将得到的产物以质量比1:1的比例加入去离子水后形成铈凝胶材料。将铈凝胶材料单独涂刷至锈层表面(铈凝胶材料涂刷厚度为2-7μm)。
(2)制备涂料组合物：按照配方，称取5％-25％的黄酮、8％-15％的B、20％-30％的助溶剂、3％-10％的乳化剂、5％-15％的填料、5％-15％的防锈颜料和20％-30％的树脂，将它们搅拌混合至均匀(搅拌时间为1小时，搅拌速度为600r/min)，然后在砂磨机上研磨4小时，至颗粒度为0.5-10μm，即可制得所述涂料组合物。
(3)金属锈层处理：将得到的涂料组合物涂装至已涂刷铈凝胶材料的锈层表面(铈凝胶材料和涂料组合物的质量比是8:100)，即可完成金属锈层的涂装。
(4)测试效果：在55℃的盐雾试验机内，1290小时无变化，涂层在金属表面的附着力为1级。
实施例2
本实施例涂料组合物的配方是：
Figure BDA0002806276850000041
(1)～(3)，材料的制备和涂装同实施例1。
(4)测试效果：在55℃的盐雾试验机内，1340小时无变化，涂层在金属表面的附着力为1级。
实施例3
本实施例涂料组合物的配方是：
Figure BDA0002806276850000042
(1)～(3)，材料的制备和涂装同实施例1。
(4)测试效果：在55℃的盐雾试验机内，1330小时无变化，涂层在金属表面的附着力为1级。
实施例4
本实施例涂料组合物的配方是：
Figure BDA0002806276850000043
(1)～(3)，材料的制备和涂装同实施例1。
(4)测试效果：在55℃的盐雾试验机内，1400小时无变化，涂层在金属表面的附着力为1 级。

Claims (10)

1.一种金属锈层处理涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物按照质量百分比由以下成分组成：5％-25％的黄酮类化合物、8％-15％的B、20％-30％的助溶剂、3％-10％的乳化剂、5％-15％的填料、5％-15％的防锈颜料、20％-30％的树脂；所述B的结构如下：
Figure FDA0002806276840000011
2.根据权利要求1所述的金属锈层处理涂料组合物，其特征在于，所述助溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇或分子量为600-2000的聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的金属锈层处理涂料组合物，其特征在于，所述乳化剂为吐温乳化剂。
4.根据权利要求1所述的金属锈层处理涂料组合物，其特征在于，所述填料为粘土、氢氧化铝、滑石粉、碳酸钙、硅藻土、硅灰石或硫酸钡 。
5.根据权利要求1所述的金属锈层处理涂料组合物，其特征在于，所述防锈颜料为云母氧化铁、铁红、磷酸锌或磷酸铝。
6.根据权利要求1所述的金属锈层处理涂料组合物，其特征在于，所述树脂为丙烯酸树脂。
7.如权利要求1-6任一项所述的金属锈层处理涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照质量百分比含量，称取黄酮类化合物、B、助溶剂、乳化剂、填料、防锈颜料和树脂，搅拌混合至均匀，然后研磨至颗粒度为0.5-10μm，即可制得所述涂料组合物。
8.根据权利要求7所述的金属锈层处理涂料组合物的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速度为400-1000r/min，搅拌的时间为0.5-2h。
9.如权利要求1-6任一项所述的金属锈层处理涂料组合物应用于金属锈层的处理。
10.根据权利要求9所述处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：将四氯化铈和乳酸按照摩尔比1:1～1.5混合均匀，50～80℃下反应1.5～3h，将得到的产物与等质量的水混合均匀，形成铈凝胶材料，将其涂刷至金属锈层，涂刷厚度为2-7μm；然后在涂刷的铈凝胶材料表面涂装所述涂料组合物，所述铈凝胶材料和涂料组合物的质量比是1:10～15。
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