CN114932063A - 一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法 - Google Patents

一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，属于金属材料技术领域，包括以下步骤：包括以下步骤：将金属基板用NaOH溶液碱洗，然后用HNO3溶液酸洗，再水洗，得到预处理金属基板；将没食子酸溶解在去离子水中，得到没食子酸溶液；向没食子酸溶液中加入PVA，得到没食子酸‑PVA复合溶液；将金属基板浸渍在没食子酸‑PVA复合溶液中，再浸渍在薄膜预聚体中，取出金属基板待薄膜预聚体固化，实现金属基板与薄膜聚合物的结合。本发明技术方案中，将PVA接枝没食子酸上，再在金属表面接枝没食子酸‑PVA，首先在金属表面形成防腐层，没食子酸和PVA混合后，对环氧涂层和聚氨酯涂层的附着力进一步提高。

Description

一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体地，涉及一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法。
背景技术
金属在自然环境中的腐蚀会造成巨大的经济损失。涂层是最广泛使用的腐蚀防护方法之一。在金属基材和涂层之间添加中间预处理层(转化层)有利于提高附着力，同时提高防腐性能。传统的预处理技术，如铬酸盐钝化和无机磷酸盐转化虽然表现良好，但对环境造成危害。例如，六价铬离子具有剧毒，而磷酸盐会导致水富营养化。为了克服铬酸盐和磷酸盐预处理工艺的障碍，硅烷化逐渐发展起来。但是，这种方法也有其他缺点。硅烷化试剂很难完全使用水作为溶剂，因为硅烷在水性环境中水解过快。由于水和有机试剂的混合溶剂，硅烷化技术的环保程度有限，并且硅烷化试剂由于自身水解和缩聚而容易失效，从而增加成本。
现有技术中，对于提高金属表面与薄膜聚合物之间的结合力方面都存在着自身的问题，本发明提供一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法对环境污染小，成本低，适合工业化应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，通过在金属表面浸渍没食子酸-PVA的复合物，实现了金属表面与薄膜聚合物之间更好的结合。
本发明针对现有技术问题，提供一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法对环境污染小，成本低，适合工业化应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，包括以下步骤：
S1、将金属基板用质量分数为10％的NaOH溶液碱洗，然后用体积分数为30％的HNO3溶液酸洗，再用去离子水清洗，得到预处理金属基板；
S2、搅拌状态下将没食子酸溶解在去离子水中，待没食子酸完全溶解后，得到没食子酸溶液；
S3、向没食子酸溶液中加入PVA，搅拌混合均匀后，得到没食子酸-PVA复合溶液；
S4、将金属基板浸渍在没食子酸-PVA复合溶液中，取出后再浸渍在薄膜预聚体中，取出金属基板待薄膜预聚体固化，实现金属基板与薄膜聚合物的结合。
进一步地，步骤S1中，金属基板、NaOH溶液和HNO3溶液的用量比为1-5kg：500-800mL：40-60mL。
进一步地，步骤S2中，没食子酸和去离子水的用量比为10-20g：30-40mL。
进一步地，步骤S3中，没食子酸溶液和PVA的用量比为3-5mL：1-2g。
进一步地，步骤S4中，金属基板、没食子酸-PVA复合溶液和薄膜预聚体的用量比为1-5kg：500-1000mL：400-600mL。
进一步地，步骤S4中，薄膜预聚体是环氧树脂预聚体和聚氨酯预聚体。
进一步地，步骤S4中，金属基板浸渍在没食子酸-PVA复合溶液中的时间为1-2h，浸渍温度为30-40℃。
本发明的有益效果：
(1)本发明技术方案中，将PVA接枝没食子酸上，再通过接枝有PVA的没食子酸和金属之间的配位作用，实现在金属表面接枝没食子酸-PVA，首先在金属表面形成防腐层，这种防腐层牢牢的结合在金属基材的表面，此外，经PVA改性后的没食子酸形成的防腐层具有高度多孔的结构，且PVA表面有丰富的活性-OH基团，没食子酸和PVA混合后，对环氧涂层和聚氨酯涂层的附着力进一步提高，附着力提高的原因是：1)防腐层表面高度的多孔结构有利用薄膜聚合物更好的吸附，2)没食子酸-PVA上含有丰富的活性-OH基团，能够与环氧涂层和聚氨酯涂层之间形成氢键结构。
(2)本发明技术方案中，金属基板经酸碱预处理后，不但能够去除表面的一些金属氧化物使得表面的活性官能团被激活，经酸碱蚀刻后，表面出现大量的微孔，也有利于没食子酸-PVA防腐层的附着，提升了防腐层的稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，包括以下步骤：
S1、将1kg不锈钢304用500mL质量分数为10％的NaOH溶液碱洗，然后用40mL体积分数为30％的HNO3溶液酸洗，再用去离子水清洗，得到预处理金属基板；
S2、搅拌状态下将10g没食子酸溶解在30mL去离子水中，待没食子酸完全溶解后，得到没食子酸溶液；
S3、向3mL没食子酸溶液中加入1g PVA，搅拌混合均匀后，得到没食子酸-PVA复合溶液；
S4、30℃下将1kg不锈钢304浸渍在500mL没食子酸-PVA复合溶液中1h，取出后再浸渍在400mL环氧树脂预聚体中，取出金属基板待薄膜预聚体固化，实现金属基板与薄膜聚合物的结合。
实施例2
一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，包括以下步骤：
S1、将3kg不锈钢304用700mL质量分数为10％的NaOH溶液碱洗，然后用50mL体积分数为30％的HNO3溶液酸洗，再用去离子水清洗，得到预处理金属基板；
S2、搅拌状态下将15g没食子酸溶解在35mL去离子水中，待没食子酸完全溶解后，得到没食子酸溶液；
S3、向4mL没食子酸溶液中加入1.5g PVA，搅拌混合均匀后，得到没食子酸-PVA复合溶液；
S4、35℃下将3kg不锈钢304浸渍在700mL没食子酸-PVA复合溶液中1.5h，取出后再浸渍在500mL环氧树脂预聚体中，取出金属基板待薄膜预聚体固化，实现金属基板与薄膜聚合物的结合。
实施例3
一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，包括以下步骤：
S1、将5kg不锈钢304用800mL质量分数为10％的NaOH溶液碱洗，然后用60mL体积分数为30％的HNO3溶液酸洗，再用去离子水清洗，得到预处理金属基板；
S2、搅拌状态下将20g没食子酸溶解在40mL去离子水中，待没食子酸完全溶解后，得到没食子酸溶液；
S3、向5mL没食子酸溶液中加入2g PVA，搅拌混合均匀后，得到没食子酸-PVA复合溶液；
S4、40℃下将5kg不锈钢304浸渍在1000mL没食子酸-PVA复合溶液中2h，取出后再浸渍在600mL聚氨酯预聚体中，取出金属基板待薄膜预聚体固化，实现金属基板与薄膜聚合物的结合。
对比例1
一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，包括以下步骤：
S1、将5kg不锈钢304用800mL质量分数为10％的NaOH溶液碱洗，然后用60mL体积分数为30％的HNO3溶液酸洗，再用去离子水清洗，得到预处理金属基板；
S4、40℃下将5kg不锈钢304浸渍在1000mL没食子酸溶液中2h，取出后再浸渍在600mL聚氨酯预聚体中，取出金属基板待薄膜预聚体固化，实现金属基板与薄膜聚合物的结合。
对比例2
一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，包括以下步骤：
S1、将5kg不锈钢304用800mL质量分数为10％的NaOH溶液碱洗，然后用60mL体积分数为30％的HNO3溶液酸洗，再用去离子水清洗，得到预处理金属基板；
S4、40℃下将5kg不锈钢304浸渍在1000mL PVA溶液中2h，取出后再浸渍在600mL聚氨酯预聚体中，取出金属基板待薄膜预聚体固化，实现金属基板与薄膜聚合物的结合。
现对通过实施例1-3及对比例1-2的提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法制备的金属-薄膜聚合物复合材料按GB/T 9286进行性能测试，测试结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0003671439630000051
Figure BDA0003671439630000061
由上表1可知，本发明实施例的方法制备的金属-薄膜聚合物相比于具有更好的附着力。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将金属基板用质量分数为10％的NaOH溶液碱洗，然后用体积分数为30％的HNO3溶液酸洗，再用去离子水清洗，得到预处理金属基板；
S2、搅拌状态下将没食子酸溶解在去离子水中，待没食子酸完全溶解后，得到没食子酸溶液；
S3、向没食子酸溶液中加入PVA，搅拌混合均匀后，得到没食子酸-PVA复合溶液；
S4、将金属基板浸渍在没食子酸-PVA复合溶液中，取出后再浸渍在薄膜预聚体中，取出金属基板待薄膜预聚体固化，实现金属基板与薄膜聚合物的结合。
2.根据权利要求1所述的一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，其特征在于：步骤S1中，金属基板、NaOH溶液和HNO3溶液的用量比为1-5kg：500-800mL：40-60mL。
3.根据权利要求1所述的一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，其特征在于：步骤S2中，没食子酸和去离子水的用量比为10-20g：30-40mL。
4.根据权利要求1所述的一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，其特征在于：步骤S3中，没食子酸溶液和PVA的用量比为3-5mL：1-2g。
5.根据权利要求1所述的一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，其特征在于：步骤S4中，金属基板、没食子酸-PVA复合溶液和薄膜预聚体的用量比为1-5kg：500-1000mL：400-600mL。
6.根据权利要求1所述的一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，其特征在于：步骤S4中，薄膜预聚体是环氧树脂预聚体和聚氨酯预聚体。
7.根据权利要求1所述的一种提高金属表面与薄膜聚合物结合力的方法，其特征在于：步骤S4中，金属基板浸渍在没食子酸-PVA复合溶液中的时间为1-2h，浸渍温度为30-40℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115491105A (zh) * 2022-09-30 2022-12-20 武汉材料保护研究所有限公司 壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及其制备方法

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