CN114773925A - 一种金属表面防腐涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种金属表面防腐涂层及其制备方法，涉及防腐涂层技术领域。一种金属表面防腐涂层，包括以下重量份的原料：FEVE树脂30～40份、酚醛环氧树脂10～15份、六方氮化硼10～15份、复合铁钛粉3～5份、稀土氧化物3～5份、溶剂10～25份、固化剂1～3份、流平剂1～3份、增稠剂1～3份、消泡剂1～2份和分散剂2～5份。本申请中各组分配合，最终可以达到优异的防水防腐性，还可以提高涂层与基材的附着力，增强涂层的使用期限。
Description
技术领域
本申请涉及防腐涂层技术领域，具体而言，涉及一种金属表面防腐涂层及其制备方法。
背景技术
腐蚀现象普遍存在各种材料中，在金属材料中最为严峻，这极大地限制了金属的利用率。有文献显示，每年世界各国都会有不计其数的金属腐蚀，这些腐蚀会带来许多的危害，在这些遭到腐蚀的金属中能够被修复的仅占15％左右。
腐蚀和摩擦磨损是导致材料失效的重要原因。如何避免材料的损耗，是目前材料学领域亟待解决的难题之一。采用有机涂料形成的涂层保护材料是一种简单、有效且经济的耐磨防腐方法。常用的有机涂料有聚氨酯、丙烯酸、有机硅、环氧树脂、氟碳树脂等。其中，氟碳树脂涂料具有优异热稳定性和化学惰性，尤其是氟乙烯-乙烯基醚类氟碳树脂涂料可低温固化，耐候性、耐盐雾性突出，在耐磨、防腐领域具有广泛应用潜力。然而，氟乙烯-乙烯基醚类氟碳树脂分子结构中C—F键反应活性低，表面张力小，导致其与金属基底之间的附着力较差，在恶劣的自然环境中易发生开裂或剥离，从而使腐蚀和磨损现象加剧。
因此，研发出一种具有优异防腐效果以及附着力的有机涂料，对于防止金属材料腐蚀和摩擦，减少损耗而言具有重大意义。
发明内容
本申请的目的在于提供一种金属表面防腐涂层，此金属表面防腐涂层具有防腐性能好，附着力强的优点。
本申请的另一目的在于提供一种金属表面防腐涂层的制备方法，该制备方法可以使得各原料组分搭配得当，产生协同作用。
本申请解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一方面，本申请实施例提供一种金属表面防腐涂层，包括以下重量份的原料：FEVE树脂30～40份、酚醛环氧树脂10～15份、六方氮化硼10～15份、复合铁钛粉3～5份、稀土氧化物3～5份、溶剂10～25份、固化剂1～3份、流平剂1～3份、增稠剂1～3份、消泡剂1～2份和分散剂2～5份。
另一方面，本申请实施例提供一种金属表面防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：
将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂混合，分散均匀，再加入FEVE树脂，搅拌后再加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，分散均匀后加入固化剂、流平剂和增稠剂，搅拌均匀，静置后加入消泡剂，过滤得到金属表面防腐涂料，将金属表面防腐涂料涂抹在金属表面，形成金属表面防腐涂层。
相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本申请采用FEVE树脂作为主要原料，用酚醛环氧树脂对其进行接枝改性，酚醛环氧树脂的分子结构中包括有多个环氧基，在FEVE树脂中引入酚醛环氧树脂中的环氧基团，可以提高其与异氰酸酯基团的反应活性，增大涂层的交联密度，从而可以提高整个涂料涂层的硬度、耐热性、耐化学腐蚀性以及与金属基材的附着力。另外，在涂料中加入酚醛环氧树脂，其中苯环数量增多，有利于提高涂层的刚性和抗冲击性。在其基础上加入六方氮化硼，六方氮化硼中的氮和硼组成六角网状层面，具有出色的热稳定性和阻隔性能，可以提高涂层的稳定性、润滑性、防水性，从而增强涂层的防腐性能。另外稀土氧化物中的稀土元素可以与六方氮化硼的特殊纳米性能协助搭配，在受到外界冲击时，提高防腐涂层的稳定性，不会发生剥离现象。
另外，本申请还加入了复合铁钛粉，其不仅仅可以作为除锈剂起到的加入不仅仅可以增强六方氮化硼起到防水防锈的功效，提高整个涂层的耐极端环境稳定性，还可以作为合金元素的添加剂促进改性树脂起到更好的抗拉伸效果和耐磨性。综上，本申请中各组分配合，最终可以达到优异的防水防腐性和表面耐磨性能，还可以提高涂层与基材的附着力，增强涂层的使用期限。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本申请。
一种金属表面防腐涂层，包括以下重量份的原料FEVE树脂30～40份、酚醛环氧树脂10～15份、六方氮化硼10～15份、复合铁钛粉3～5份、稀土氧化物3～5份、溶剂10～25份、固化剂1～3份、流平剂1～3份、增稠剂1～3份、消泡剂1～2份和分散剂2～5份。
本申请采用FEVE树脂作为主要原料，用酚醛环氧树脂对其进行接枝改性，酚醛环氧树脂的分子结构中包括有多个环氧基，在FEVE树脂中引入酚醛环氧树脂中的环氧基团，可以提高其与异氰酸酯基团的反应活性，增大涂层的交联密度，从而可以提高整个涂料涂层的硬度、耐热性、耐化学腐蚀性以及与金属基材的附着力。另外，在涂料中加入酚醛环氧树脂，其中苯环数量增多，有利于提高涂层的刚性和抗冲击性。在其基础上加入六方氮化硼，六方氮化硼中的氮和硼组成六角网状层面，具有出色的热稳定性和阻隔性能，可以提高涂层的稳定性、润滑性、防水性，从而增强涂层的防腐性能。另外稀土氧化物中的稀土元素可以与六方氮化硼的纳米性能协助搭配，在受到外界冲击时，提高防腐涂层的稳定性，不会发生剥离现象。
另外，本申请还加入了复合铁钛粉，其不仅仅可以作为除锈剂起到的加入不仅仅可以增强六方氮化硼起到防水防锈的功效，提高整个涂层的耐极端环境稳定性，还可以作为合金元素的添加剂促进改性树脂起到更好的抗拉伸效果和耐磨性。综上，本申请中各组分配合，最终可以达到优异的防水防腐性和表面耐磨性能，还可以提高涂层与基材的附着力，增强涂层的使用期限。
在本发明的一些实施例中，上述金属表面防腐涂层包括以下重量份的原料：FEVE树脂30～35份、酚醛环氧树脂12～15份、六方氮化硼10～12份、复合铁钛粉3～4份、稀土氧化物3～4份、溶剂15～20份、固化剂1～2份、流平剂1～2份、增稠剂1～2份、消泡剂1～2份和分散剂2～3份。
在本发明的一些实施例中，上述金属表面防腐涂层包括以下重量份的原料：FEVE树脂35份、酚醛环氧树脂12份、六方氮化硼10份、复合铁钛粉4份、稀土氧化物3份、溶剂18份、固化剂2份、流平剂1份、增稠剂2份、消泡剂1份和分散剂3份。
在本发明的一些实施例中，上述增稠剂为甲基纤维素、甲基羟丙基纤维素、甲基乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素中的一种或多种。
在本发明的一些实施例中，上述消泡剂为聚醚改性有机硅、聚二甲基硅氧烷、乳化硅油或聚氧丙醇胺醚。
在本发明的一些实施例中，上述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮或二甲苯。
一种金属表面防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：
将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂混合，分散均匀，再加入FEVE树脂，搅拌后再加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，分散均匀后加入固化剂、流平剂和增稠剂，搅拌均匀，静置后加入消泡剂，过滤得到金属表面防腐涂料，将金属表面防腐涂料涂抹在金属表面，形成金属表面防腐涂层。
在本发明的一些实施例中，上述分散步骤时的转速为800～1200r/min，分散时间为10～25min。
在本发明的一些实施例中，上述静置时间为10～20min。
在本发明的一些实施例中，上述过滤步骤的滤网为80～100目。
在本发明的一些实施例中，上述涂抹过程具体为：将金属基材的表面清洗干净和烘干，然后将涂料均匀涂刷在金属表面，在室温下进行固化，得到金属表面防腐涂层。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种金属表面防腐涂层，包括以下原料：FEVE树脂350g、酚醛环氧树脂120g、六方氮化硼100g、复合铁钛粉40g、稀土氧化物30g、溶剂180g、固化剂20g、流平剂10g、增稠剂20g、消泡剂10g和分散剂30g。
本实施例的溶剂为二甲苯，固化剂为双氰胺，流平剂为氟改性丙烯酸酯流平剂，增稠剂为甲基纤维素，消泡剂为乳化硅油，分散剂为木质磺酸盐。
制备方法为：将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂在分散罐中混合，在800r/min的高转速下分散15min，再加入FEVE树脂，以400r/min的低转速搅拌10min后加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，调至高转速分散10min，加入固化剂、流平剂和增稠剂，低转速搅拌10min后静置15min，加入消泡剂除泡，然后过100目筛，得到本实施例的金属表面防腐涂料。
将金属基材的表面先采用磨砂纸打磨，然后在清水下清洗干净，在50℃下烘干；将上述涂料均匀涂刷在金属表面，厚度为100～120μm，在室温下进行固化24h，得到金属表面防腐涂层。
实施例2
一种金属表面防腐涂层，包括以下原料：FEVE树脂340g、酚醛环氧树脂130g、六方氮化硼110g、复合铁钛粉35g、稀土氧化物40g、溶剂200g、固化剂15g、流平剂20g、增稠剂15g、消泡剂20g和分散剂20g。
本实施例的溶剂为甲醇，固化剂为双氰胺，流平剂为氟改性丙烯酸酯流平剂，增稠剂为乙基羟乙基纤维素，消泡剂为聚醚改性有机硅，分散剂为木质磺酸盐。
制备方法为：将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂在分散罐中混合，在1000r/min的高转速下分散12min，再加入FEVE树脂，以600r/min的低转速搅拌12min后加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，调至高转速分散15min，加入固化剂、流平剂和增稠剂，低转速搅拌10min后静置20min，加入消泡剂除泡，然后过80目筛，得到本实施例的金属表面防腐涂料。
将金属基材的表面先采用磨砂纸打磨，然后在清水下清洗干净，在55℃下烘干；将上述涂料均匀涂刷在金属表面，厚度为100～120μm，在室温下进行固化24h，得到金属表面防腐涂层。
实施例3
一种金属表面防腐涂层，包括以下原料：FEVE树脂300g、酚醛环氧树脂120g、六方氮化硼100g、复合铁钛粉40g、稀土氧化物36g、溶剂180g、固化剂20g、流平剂15g、增稠剂20g、消泡剂15g和分散剂30g。
本实施例的溶剂为丙酮，固化剂为双氰胺，流平剂为氟改性丙烯酸酯流平剂，增稠剂为乙基羟乙基纤维素，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，分散剂为木质磺酸盐。
制备方法为：将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂在分散罐中混合，在1200r/min的高转速下分散10min，再加入FEVE树脂，以500r/min的低转速搅拌12min后加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，调至高转速分散15min，加入固化剂、流平剂和增稠剂，低转速搅拌10min后静置15min，加入消泡剂除泡，然后过80目筛，得到本实施例的金属表面防腐涂料。
将金属基材的表面先采用磨砂纸打磨，然后在清水下清洗干净，在55℃下烘干；将上述涂料均匀涂刷在金属表面，厚度为100～120μm，在室温下进行固化24h，得到金属表面防腐涂层。
实施例4
一种金属表面防腐涂层，包括以下原料：FEVE树脂350g、酚醛环氧树脂150g、六方氮化硼120g、复合铁钛粉30g、稀土氧化物30g、溶剂190g、固化剂10g、流平剂20g、增稠剂10g、消泡剂10g和分散剂26g。
本实施例的溶剂为甲醇，固化剂为双氰胺，流平剂为氟改性丙烯酸酯流平剂，增稠剂为甲基乙基纤维素，消泡剂为聚醚改性有机硅，分散剂为木质磺酸盐。
制备方法为：将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂在分散罐中混合，在1200r/min的高转速下分散15min，再加入FEVE树脂，以600r/min的低转速搅拌10min后加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，调至高转速分散15min，加入固化剂、流平剂和增稠剂，低转速搅拌15min后静置20min，加入消泡剂除泡，然后过80目筛，得到本实施例的金属表面防腐涂料。
将金属基材的表面先采用磨砂纸打磨，然后在清水下清洗干净，在60℃下烘干；将上述涂料均匀涂刷在金属表面，厚度为100～120μm，在室温下进行固化24h，得到金属表面防腐涂层。
实施例5
一种金属表面防腐涂层，包括以下原料：FEVE树脂300g、酚醛环氧树脂150g、六方氮化硼150g、复合铁钛粉30g、稀土氧化物30g、溶剂100g、固化剂25g、流平剂30g、增稠剂10g、消泡剂20g和分散剂40g。
本实施例的溶剂为甲醇，固化剂为双氰胺，流平剂为氟改性丙烯酸酯流平剂，增稠剂为甲基纤维素，消泡剂为聚醚改性有机硅，分散剂为木质磺酸盐。
制备方法为：将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂在分散罐中混合，在900r/min的高转速下分散15min，再加入FEVE树脂，以600r/min的低转速搅拌12min后加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，调至高转速分散55min，加入固化剂、流平剂和增稠剂，低转速搅拌10min后静置15min，加入消泡剂除泡，然后过100目筛，得到本实施例的金属表面防腐涂料。
实施例6
一种金属表面防腐涂层，包括以下原料：FEVE树脂400g、酚醛环氧树脂150g、六方氮化硼150g、复合铁钛粉30g、稀土氧化物30g、溶剂100g、固化剂30g、流平剂30g、增稠剂10g、消泡剂15g和分散剂50g。
本实施例的溶剂为甲醇，固化剂为双氰胺，流平剂为氟改性丙烯酸酯流平剂，增稠剂为甲基乙基纤维素和甲基纤维素，消泡剂为聚氧丙醇胺醚，分散剂为木质磺酸盐。
制备方法为：将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂在分散罐中混合，在1100r/min的高转速下分散25min，再加入FEVE树脂，以500r/min的低转速搅拌10min后加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，调至高转速分散15min，加入固化剂、流平剂和增稠剂，低转速搅拌10min后静置20min，加入消泡剂除泡，然后过100目筛，得到本实施例的金属表面防腐涂料。
实施例7
一种金属表面防腐涂层，包括以下原料：FEVE树脂320g、酚醛环氧树脂100g、六方氮化硼150g、复合铁钛粉45g、稀土氧化物45g、溶剂250g、固化剂10g、流平剂30g、增稠剂30g、消泡剂15g和分散剂25g。
本实施例的溶剂为二甲苯，固化剂为双氰胺，流平剂为氟改性丙烯酸酯流平剂，增稠剂为乙基羟乙基纤维素，消泡剂为聚醚改性有机硅，分散剂为木质磺酸盐。
制备方法为：将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂在分散罐中混合，在1200r/min的高转速下分散12min，再加入FEVE树脂，以400r/min的低转速搅拌10min后加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，调至高转速分散25min，加入固化剂、流平剂和增稠剂，低转速搅拌10min后静置20min，加入消泡剂除泡，然后过80目筛，得到本实施例的金属表面防腐涂料。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中不含有酚醛环氧树脂。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于，本对比例中采用PVDF树脂代替FEVE树脂。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于本对比例中采用石墨烯代替六方氮化硼。
实验例
本实验例共包括4个实验组，其中空4个实验组分别采用实施例1、对比例1、对比例2和对比例3制备的金属表面防腐涂料进行涂膜。具体步骤为：
本实验例分别采用马口铁板作为金属基材，先对马口铁板进行平整化处理、磨砂纸打磨(分别采用400目、800目和1200目砂纸依次打磨)，然后在清水中进行清洗，清洗完后在50℃下进行烘干20min备用；按照标准《GB1727-92涂膜一般制备法》用线棒涂布器刮棒进行涂刷，厚度为100μm，然后在室温下固化24h成型，得到金属表面防腐涂层。
涂层成型后分别对涂层进行与基材的附着力、耐盐雾性、涂层表面硬度、耐水性和人工加速老化性的测试。其结果如表1所示。
本申请的测试标准如下：附着力(GB/T9286-98)，耐盐雾性(GB/T1771-2007)、涂层表面硬度(GB/T6739-1996)、耐水性(GB/T1733-1993)和人工加速老化性(GB/T1865-2009)。
表1
从表1中可以看出，采用实施例1制备的涂层无论在于基材的附着力，耐盐雾性、涂层硬度、耐水性，还是在人工老化时间上，都具有优异的性能，对比例1中不加入酚醛树脂，即不对FEVE树脂进行环氧基团改性，最终得到的涂层附着力明显降低，且硬度也有影响；对比例2中采用同是氟碳材料的PVDF树脂，但因其与酚醛环氧树脂的改性效果不如FEVE树脂，因此附着性也有明显差异；对比例3采用石墨烯代替六方氮化硼，石墨烯也具有很好的耐酸碱稳定性和纳米性能，但其对金属本身的附着性依然有降低趋势，说明本申请中的六方氮化硼还可以与其他原料起到协同作用。
综上所述，本申请实施例的一种金属表面防腐涂层及其制备方法。本申请采用FEVE树脂作为主要原料，用酚醛环氧树脂对其进行接枝改性，酚醛环氧树脂的分子结构中包括有多个环氧基，在FEVE树脂中引入酚醛环氧树脂中的环氧基团，可以提高其与异氰酸酯基团的反应活性，增大涂层的交联密度，从而可以提高整个涂料涂层的硬度、耐热性、耐化学腐蚀性以及与金属基材的附着力。另外，在涂料中加入酚醛环氧树脂，其中苯环数量增多，有利于提高涂层的刚性和抗冲击性。在其基础上加入六方氮化硼，六方氮化硼中的氮和硼组成六角网状层面，具有出色的热稳定性和阻隔性能，可以提高涂层的稳定性、润滑性、防水性，从而增强涂层的防腐性能。另外稀土氧化物中的稀土元素可以与六方氮化硼的特殊纳米性能协助搭配，在受到外界冲击时，提高防腐涂层的稳定性，不会发生剥离现象。
另外，本申请还加入了复合铁钛粉，其不仅仅可以作为除锈剂起到的加入不仅仅可以增强六方氮化硼起到防水防锈的功效，提高整个涂料的耐极端环境稳定性，还可以作为合金元素的添加剂促进改性树脂起到更好的抗拉伸效果和耐磨性。综上，本申请中各组分配合，最终可以达到优异的防水防腐性和表面耐磨性能，还可以提高涂层与基材的附着力，增强涂层的使用期限。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种金属表面防腐涂层，其特征在于，包括以下重量份的原料：FEVE树脂30～40份、酚醛环氧树脂10～15份、六方氮化硼10～15份、复合铁钛粉3～5份、稀土氧化物3～5份、溶剂10～25份、固化剂1～3份、流平剂1～3份、增稠剂1～3份、消泡剂1～2份和分散剂2～5份。
2.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐涂层，其特征在于，包括以下重量份的原料：FEVE树脂30～35份、酚醛环氧树脂12～15份、六方氮化硼10～12份、复合铁钛粉3～4份、稀土氧化物3～4份、溶剂15～20份、固化剂1～2份、流平剂1～2份、增稠剂1～2份、消泡剂1～2份和分散剂2～3份。
3.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐涂层，其特征在于，包括以下重量份的原料：FEVE树脂35份、酚醛环氧树脂12份、六方氮化硼10份、复合铁钛粉4份、稀土氧化物3份、溶剂18份、固化剂2份、流平剂1份、增稠剂2份、消泡剂1份和分散剂3份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种金属表面防腐涂层，其特征在于，所述增稠剂为甲基纤维素、甲基羟丙基纤维素、甲基乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素中的一种或多种。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种金属表面防腐涂层，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性有机硅、聚二甲基硅氧烷、乳化硅油或聚氧丙醇胺醚。
6.根据权利要求1～3任一项所述的一种金属表面防腐涂层，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮或二甲苯。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的金属表面防腐涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将酚醛环氧树脂、分散剂和溶剂混合，分散均匀，再加入FEVE树脂，搅拌后再加入六方氮化硼、复合铁钛粉和稀土氧化物，分散均匀后加入固化剂、流平剂和增稠剂，搅拌均匀，静置后加入消泡剂，过滤得到金属表面防腐涂料，将金属表面防腐涂料涂抹在金属表面，形成金属表面防腐涂层。
8.根据权利要求7所述的一种金属表面防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述分散步骤时的转速为800～1200r/min，分散时间为10～25min。
9.根据权利要求7所述的一种金属表面防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述静置时间为10～20min。
10.根据权利要求7所述的一种金属表面防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述过滤步骤的滤网为80～100目。
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