CN115449781B - 一种钢格栅防腐涂料及一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及材料表面处理的领域,具体公开了一种防腐涂料及一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法。一种防腐涂料由包含以下浓度的原料组成:植酸5‑15g/L;改性壳聚糖2‑6g/L;金属盐3‑6g/L,余量用水补足,金属盐为锌离子盐、铁离子盐、铂离子盐、钴离子盐、铜离子盐中的一种或多种;一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法为:将钢格栅表面清洗、打磨、除油、清洗干燥、制备上述防腐涂料,将钢格栅浸泡在上述防腐涂料中,干燥,获得耐腐蚀钢格栅。本申请的防腐涂料可用于钢格栅表面处理,能够解决钢格栅表面的涂层耐腐蚀性能较低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及材料表面处理的技术领域,更具体地说,它涉及一种钢格栅防腐涂料及一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法。
背景技术
钢格栅,又称钢格板或格栅板,由扁钢和扭钢焊接而成。钢格栅被广泛应用于石油化工,电力,自来水,污水处理,港口码头,建筑修饰,造船,自走式停车场,市政工程,环卫工程等领域。
在长期使用的过程中,钢格栅容易被腐蚀,给社会生产造成了经济损失。为减少腐蚀,通常在其表面添加防腐涂层,将钢格栅与环境中的腐蚀介质隔离。
目前一些涂层存在着结构强度较低、与钢格栅表面的附着力不强、容易脱落的问题,耐腐蚀性能较低。
发明内容
为了解决钢格栅表面的涂层耐腐蚀性能较低的问题,本申请提供一种钢格栅防腐涂料及一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法。
第一方面,本申请提供的一种防腐涂料采用如下的技术方案:
一种防腐涂料,由包含以下浓度的原料组成:植酸5-15g/L;改性壳聚糖2-6g/L;金属盐3-6g/L,余量用水补足;所述金属盐为锌离子盐、铁离子盐、铂离子盐、钴离子盐、铜离子盐中的一种或多种;所述改性壳聚糖由2,2'-联吡啶-5-甲醛、2,2':6',2"-三联吡啶-4'-甲醛、2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸、2,2':6',2"-三联吡啶-4-甲酸中的一种或多种改性制得。
通过采用上述技术方案,植酸分子间通过氢键交联,形成网状结构,植酸具有强螯合性,与钢格栅表面的金属配位,在钢格栅的表面形成附着力强的涂层;改性壳聚糖与植酸之间通过氢键交联,增强了网状结构的强度;壳聚糖经过改性后带有吡啶基团,一部分金属离子与改性壳聚糖上的吡啶基团形成动态金属配位键,一部分金属离子与植酸配位,进一步增强了网状结构的强度,提升了涂层的耐腐蚀性能。氢键和动态金属配位键均是动态可逆键,一般在40-60℃加热条件下能够多次发生自动断裂和连接,赋予了钢格栅表面涂层长期的自修复能力,从而解决了钢格栅表面的涂层耐腐蚀性能较低的问题。
优选的,所述植酸的浓度为7-10g/L。
通过采用上述技术方案,当植酸的浓度为7-10g/L时,涂层生成的速度适中,涂层的厚度适中、均匀致密。
第二方面,本申请提供一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,采用如下的技术方案:一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,将钢格栅表面清洗、打磨、除油,制备前述的防腐涂料,将钢格栅浸泡在前述防腐涂料中,干燥,获得耐腐蚀钢格栅。
优选的,前述防腐涂料的制备方法,包括如下步骤:
将植酸与去离子水混合,得到植酸溶液,将改性壳聚糖加入植酸溶液中,超声,得到混合物A;
将金属盐与去离子水混合,得到溶液B,将混合物A与溶液B混合,搅拌,得到防腐涂料。
优选的,所述浸泡处理过程中,浸泡时间为30-50min。
通过采用上述技术方案,浸泡时间低于30min时,浸泡的时间过短,得到的膜层过薄,耐腐蚀性能较低;涂层随着浸泡时间的延长而变厚,浸泡时间超过50min时,浸泡时间过长,得到的涂层不够均匀、不够致密,甚至产生裂缝,反而降低涂层的耐腐蚀性能。
优选的,在浸泡处理的前5-8min对涂料进行超声波处理。
通过采用上述技术方案,在钢格栅表面涂层形成的前5-8min内,对涂料进行超声处理,能够保证涂层的均匀性,同时促进原料之间的反应,得到均匀致密的涂层。
优选的,所述干燥温度为40-65℃。
通过采用上述技术方案,40-65℃下有利于氢键和动态金属配位键的形成。
优选的,将所述耐腐蚀钢格栅进行封孔处理;
封孔处理方法,包括如下步骤:
蘸取封孔剂涂刷在耐腐蚀钢格栅的涂层表面,干燥,所述封孔剂为蛋氨酸溶液、精氨酸溶液、天冬氨酸溶液、亮氨酸溶液、甘氨酸溶液中的一种或多种。
通过采用上述技术方案,涂层上可能存在部分微小的孔隙,封孔剂能够通过孔隙与钢格栅表面的金属配位,形成膜层吸附在钢格栅的表面,覆盖孔隙,降低腐蚀介质通过孔隙腐蚀钢格栅的可能性;封孔剂还能够与涂层中的金属离子配位,进一步增强涂层的结构强度,提升涂层的耐腐蚀性。
优选的,所述封孔剂为蛋氨酸溶液。
通过采用上述技术方案,蛋氨酸与金属配位能力较强,形成的膜层与钢格栅表面的吸附能力较强。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、由于本申请采用植酸、改性壳聚糖和金属盐;植酸分子之间通过氢键交联形成网状结构,植酸与钢格栅表面的金属配位,在钢格栅表面形成附着力强的涂层;植酸与改性壳聚糖通过氢键交联,改性壳聚糖与一部分金属离子间形成动态金属配位键,植酸与一部分金属离子配位,增强涂层结构的强度,提升涂层的耐腐蚀性能;氢键和动态金属配位键均为动态可逆键,一般在40-60℃下能够多次发生自动断裂和连接,赋予涂层长期自修复的能力;
2、本申请的表面处理方法,在浸泡处理的前5-8min内对涂料进行超声波处理,保证了涂层的均匀性,并促进了原料之间的反应。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
若无特殊说明,以下实施例以及对比例中所用的原料规格详见表1。
表1.原料规格信息
制备例
改性壳聚糖的制备例
制备例1
改性壳聚糖的制备:将壳聚糖加入去离子水中,搅拌1h,加入2,2'-联吡啶-5-甲醛,在60℃下搅拌反应14h,得到混合物a,将混合物a加入石油醚中,用饱和食盐水洗涤5次,将未反应的2,2'-联吡啶-5-甲醛除去。用旋转蒸发仪除去石油醚,干燥10h,得到改性壳聚糖。
制备例2
改性壳聚糖的制备:与制备例1的区别之处在于:将2,2'-联吡啶-5-甲醛等质量更换为2,2':6',2"-三联吡啶-4'-甲醛。
制备例3
改性壳聚糖的制备:与制备例1的区别之处在于:将2,2'-联吡啶-5-甲醛等质量更换为2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸。
封孔剂的制备例
制备例A
封孔剂的制备:将蛋氨酸加入PH值为5的柠檬酸溶液中,搅拌,得到蛋氨酸浓度为20mg/L的封孔剂。
制备例B
封孔剂的制备:与制备例A的区别之处在于:将蛋氨酸等质量更换为精氨酸。
制备例C
封孔剂的制备:与制备例A的区别之处在于:将蛋氨酸等质量更换为甘氨酸。
实施例
实施例1
一种防腐涂料,其配方如下:
植酸5g/L;改性壳聚糖2g/L;氯化锌3g/L。
防腐涂料的制备方法,包括如下步骤:
将植酸与去离子水混合,得到植酸溶液,将制备例1制得的改性壳聚糖加入植酸溶液中,超声,得到混合物A;
将氯化锌与去离子水混合,得到溶液B,将混合物A与溶液B混合,搅拌,得到防腐涂料。
实施例2-3
一种防腐涂料,与实施例1的区别之处在于:改性壳聚糖的来源不同,改性壳聚糖的具体来源如下表2所示:
表2.改性壳聚糖的来源
项目 | 改性壳聚糖的来源 |
实施例1 | 制备例1 |
实施例2 | 制备例2 |
实施例3 | 制备例3 |
实施例4-7
一种防腐涂料,与实施例3的区别之处在于:防腐涂料原料的组成不同,具体组成如下表3所示:
表3.原料组成
实施例8
一种防腐涂料,与实施例7的区别之处在于:将氯化锌等质量更换为氯化铁。
实施例9
一种防腐涂料,与实施例7的区别之处在于:将氯化锌等质量更换为氯化铜。
对比例
对比例1
一种防腐涂料,与实施例3的区别之处在于:将植酸等质量更换为改性壳聚糖。
对比例2
一种防腐涂料,与实施例3的区别之处在于:壳聚糖的选择不同,本对比例选择的壳聚糖不经过改性。
对比例3
一种防腐涂料,与实施例3的区别之处在于:将氯化锌等质量更换为植酸。
对比例4-5
一种防腐涂料,与实施例3的区别之处在于:防腐涂料原料的组成不同,具体组成如下表4所示:
表4.原料组成
应用例和应用对比例
应用例1-9
一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,包括如下步骤:
将钢格栅样品的表面清洗、打磨、除油,将钢格栅样品浸泡在实施例1-9制得的防腐涂料中,浸泡时间为30min,并且在浸泡的前5min对涂料进行超声波处理,在40℃下首次干燥后,钢格栅样品的表面形成涂层;蘸取制备例A制得的封孔剂涂刷钢格栅样品的涂层表面,再次干燥,得到耐腐蚀的钢格栅样品,防腐涂料分别选自于实施例1-9,其具体来源如下表5所示:
表5.防腐涂料的来源
耐腐蚀的钢格栅样品 | 防腐涂料的来源 |
应用例1 | 实施例1 |
应用例2 | 实施例2 |
应用例3 | 实施例3 |
应用例4 | 实施例4 |
应用例5 | 实施例5 |
应用例6 | 实施例6 |
应用例7 | 实施例7 |
应用例8 | 实施例8 |
应用例9 | 实施例9 |
应用例10
一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,与应用例9的区别之处在于:浸泡时间为50min。
应用例11
一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,与应用例9的区别之处在于:浸泡时间为40min。
应用例12
一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,与应用例11的区别之处在于:在浸泡处理的前8min对涂料进行超声波处理。
应用例13
一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,与应用例12的区别之处在于:首次干燥的温度为65℃。
应用例14-15
一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,与应用例13的区别之处在于:封孔剂的来源不同,具体来源如下表6所示:
表6.封孔剂的来源
耐腐蚀的钢格栅样品 | 封孔剂的来源 |
应用例13 | 制备例A |
应用例14 | 制备例B |
应用例15 | 制备例C |
应用对比例
应用对比例1-5
一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,与应用例3的区别之处在于:防腐涂料的来源不同,其具体来源如下表7所示:
表7.防腐涂料的来源
耐腐蚀的钢格栅样品 | 防腐涂料的来源 |
应用对比例1 | 对比例1 |
应用对比例2 | 对比例2 |
应用对比例3 | 对比例3 |
应用对比例4 | 对比例4 |
应用对比例5 | 对比例5 |
检测方法/试验方法
使用小刀在应用例1-15和应用对比例1-5得到的耐腐蚀钢格栅样品表面划十字进行破坏,划痕透过涂层接触到金属底板,再对耐腐蚀钢格栅样品进行加热处理,加热温度为45℃,观察记录划痕的修复时间。
按照GB/T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》对应用例1-15和应用对比例1-5得到的耐腐蚀钢格栅样品进行中性盐雾试验,计算耐腐蚀的钢格栅样品开始出现腐蚀现象的时间,以此评判涂层的耐腐蚀性能。
按照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》来检验应用例1-15和应用对比例1-5得到的耐腐蚀钢格栅样品表面涂层的附着力。
按照表8的评分规则确定附着力等级:
表8.涂层附着力等级评分
现象 | 对应等级 |
涂层无破损,无脱落 | 5 |
涂层有轻微破损,无脱落 | 4 |
涂层有轻微破损,轻微脱落 | 3 |
涂层有明显破损,轻微脱落 | 2 |
涂层有明显破损,明显脱落 | 1 |
摩擦后,涂层无破损无脱落,说明涂层具有较好的附着力,具体检测结果如下表9所示:
表9.涂层的性能检测
结合应用对比例1和应用例3并结合表9可以看出,应用对比例1得到的耐腐蚀的钢格栅样品开始出现腐蚀现象的时间800h远小于应用例3的2393h,应用对比例1的涂层附着力等级远低于应用例3,这可能是因为:植酸具有强螯合性,与钢格栅表面的金属配位,在钢格栅的表面形成的涂层附着力强、耐腐蚀性能高。
结合应用对比例2和应用例3并结合表9可以看出,应用对比例2的自修复时间100min远高于应用例3的39min,这可能是因为:壳聚糖经过改性后带有吡啶基团,一部分金属离子与改性壳聚糖上的吡啶基团形成动态金属配位键,提升了涂层的自修复能力。
结合应用对比例3和应用例3并结合表9可以看出,应用对比例3的自修复时间94min远高于应用例3的39min,这可能是因为:金属盐中的金属离子能够与改性壳聚糖上的吡啶基团形成动态金属配位键,提升涂层的自修复能力。
结合应用对比例4-5和应用例3并结合表9可以看出,应用对比例4和应用对比例5的涂层附着力等级均低于应用例3,应用对比例4和应用对比例5开始出现腐蚀现象的时间远低于应用例3的2393h,这可能是因为:对比例4中的植酸、改性壳聚糖、氯化锌的浓度过低,形成的涂层过薄,附着力不强、耐腐蚀性能较低;而对比例5中的植酸、改性壳聚糖、氯化锌的浓度过高,涂层形成的速度过快,附着力不强、较为疏松、耐腐蚀性能较低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,其特征在于:将钢格栅的表面清洗、打磨、除油,制备钢格栅防腐涂料,将钢格栅浸泡在所述钢格栅防腐涂料中,干燥,进行封孔处理,获得耐腐蚀钢格栅;
封孔处理方法,包括如下步骤:
蘸取封孔剂涂刷在耐腐蚀钢格栅的涂层表面,干燥,所述封孔剂为蛋氨酸溶液、精氨酸溶液、甘氨酸溶液中的一种或多种;
所述钢格栅防腐涂料由以下浓度的原料组成:植酸5-15g/L;改性壳聚糖2-6g/L;金属盐3-6g/L,余量用水补足;所述金属盐为锌离子盐、铁离子盐、铜离子盐中的一种或多种;所述改性壳聚糖由2,2'-联吡啶-5-甲醛、2,2':6',2"-三联吡啶-4'-甲醛、2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸、2,2':6',2"-三联吡啶-4-甲酸中的一种或多种改性制得;
所述钢格栅防腐涂料的制备方法,包括如下步骤:
将植酸与去离子水混合,得到植酸溶液,将改性壳聚糖加入植酸溶液中,超声,得到混合物A;
将金属盐与去离子水混合,得到溶液B,将混合物A与溶液B混合,搅拌,得到钢格栅防腐涂料。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,其特征在于:所述植酸的浓度为7-10g/L。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,其特征在于:所述浸泡处理过程中,浸泡时间为30-50min。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,其特征在于:在浸泡处理的前5-8min对涂料进行超声波处理。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,其特征在于:所述封孔处理步骤前的干燥温度为40-65℃。
6.根据权利要求1所述的耐腐蚀钢格栅的表面处理方法,其特征在于:所述封孔剂为蛋氨酸溶液。
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