CN115537048A - 一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法 - Google Patents

一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115537048A
CN115537048A CN202211248403.9A CN202211248403A CN115537048A CN 115537048 A CN115537048 A CN 115537048A CN 202211248403 A CN202211248403 A CN 202211248403A CN 115537048 A CN115537048 A CN 115537048A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
curing agent
tetrapod
vocs
surface modification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211248403.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115537048B (zh
Inventor
杨梅
谢意
刘炳坤
谢承志
杨自强
张�荣
龙剑平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Univeristy of Technology
Original Assignee
Chengdu Univeristy of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Univeristy of Technology filed Critical Chengdu Univeristy of Technology
Priority to CN202211248403.9A priority Critical patent/CN115537048B/zh
Publication of CN115537048A publication Critical patent/CN115537048A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115537048B publication Critical patent/CN115537048B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/12Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by mechanical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/70Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法,其特征在于先制备物相为Al(H2PO4)3的零VOCs胶结剂,利用具有多孔结构的TiO2膜对具有三维空间结构的四针状ZnO晶须进行表面修饰并作为固化剂,再制备TiC‑HEA填料,三者混合形成的涂料采用空气喷涂于钛合金基体表面并在常温完成固化,制备出零VOCs环保防护涂层。本发明解决了目前制备防护涂料时存在的环保性、固化过程可控性及涂层性能难以兼顾的问题,可用于金属材料的防护领域。

Description

一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法
技术领域
本发明涉及一种涂料制备及涂覆方法,特别涉及一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法,属于表面工程领域。
背景技术
工业涂料广泛用于汽车、轨道交通、高速公路、船舶、集装箱、海洋石油钻井平台、窑炉等领域。工业涂料可有效保护被涂覆物的表面,降低其磨损和腐蚀,从而提高各类零部件或构件的使用寿命。目前大部分工业涂料为溶剂型有机涂料,其成膜物主要为各类天然、人工、合成树脂,采用有机溶剂稀释,成膜物及有机溶剂在生产和应用过程中会产生高的VOCs,有的含有六价Cr元素,这些会对人体和环境造成危害。开发低/零VOCs的环保防护涂料受到广泛重视。
CN114316652A公开了一种磷酸酯改性丙烯酸水性工业涂料,包括以下成分:有机玻璃15-60份、甲基丙烯酸8-16份、苯乙烯20-30份、聚酯磷酸酯3-8份、色浆1-12份、去离子水30-80份,所提出的改性丙烯酸水性工业涂料具有优良的附着力、耐酸碱性、抗闪锈性、防锈防腐性。CN202210764334.0公开了一种耐腐蚀的水性硅改性聚酯制罐涂料及其制备方法,包括如下质量比例成份:35~60份水性硅改性聚酯树脂、5~15份水性羟丙树脂、10~25份氨基树脂、5~20份颜料、5~20份填料、0.2~2份催化剂、2~4份分散剂、0.5~1.5份附着力促进剂、0.3~1份流平剂、0.3~0.8份消泡剂、0.2~1.5份增稠助剂、1~10份助溶剂、10~40份去离子水、1~6份pH调节剂。所提供的耐腐蚀的水性硅改性聚酯制罐涂料及其制备方法,具有良好的耐候性、耐盐雾、抗腐蚀、防锈性、耐折等性能。虽然上述涂料的环保性得到改善,但仍使用含苯等试剂,而且作为有机涂料其耐温性差,不能满足高温防护的要求。
无机磷酸盐涂料有更好的高温防护性能,而且有望做到低/零VOCs,因此受到广泛关注。CN202110458255.2公开了一种铝锌磷酸盐涂料及使用方法,该涂料按以下重量份的组分组成:10~50份的Al(H2PO4)3、1~20份的Zn(H2PO4)3、1~10份的TEOS,60~90份的H2O和10~70份的Al2O3粉末。采用蒸汽辅助热处理法在铸造铝合金表面制备改性铝锌磷酸盐涂层。本发明使用Al(H2PO4)3和Zn(H2PO4)3作为复合粘结剂,提高了涂层与铸铝基体的反应活性,加入TEOS作为改性剂,可以改善纳米SiO2与复合粘结剂的相容性,提高涂层的交联密度。制备得到的改性铝锌磷酸盐涂层均匀平整,与基体结合紧密,其主要组成为Zn3(PO4)2、AlPO4、AlPO4·2H2O和SiO2,能够显著提高铝合金铸件的耐腐蚀性能。CN202010419402.0公开了一种石墨烯改性无机磷酸盐防护涂料及其制备方法,包括A组分和B组分,A组分包括磷酸二氢铝水溶液、固化剂、铬酸镁、锌粉和微米级铝粉;B组分包括磷酸二氢铝水溶液、固化剂、铬酸镁、分散剂、石墨烯和亚微米级铝粉;将A组分和B组分混合,得到石墨烯改性无机磷酸盐防护涂料。涂料体系中加入石墨烯,改进了涂层硬度和韧性。但是,现有的无机涂层中,固化过程控制比较困难,许多制备技术采用加热的方式进行固化,加入固化剂则会快速固化,难以控制,而加入铬酸盐则会导致涂料的环保性降低。因此,亟待开发出固化过程可控的零VOCs环保涂料制备方法。
发明内容
针对目前制备防护涂料时存在的环保性、固化过程可控性及涂层性能难以兼顾的问题。本发明制备物相为Al(H2PO4)3的零VOCs胶结剂,利用具有多孔结构的TiO2膜对具有三维空间结构的四针状ZnO晶须进行表面修饰并作为固化剂,制备TiC-HEA填料,三者混合形成的涂料采用空气喷涂于钛合金基体表面并在常温完成固化,制备出零VOCs环保防护涂层。
本发明的零VOCs环保涂料制备及涂覆方法,其特征在于依次包含以下步骤:
(1)零VOCs胶结剂制备:采用H3PO4与Al(OH)3为原料制备涂层胶结剂,按摩尔比3:1称取原料并加入烧杯中形成混合溶液,将含有混合溶液的烧杯置于水浴锅中,在85~95 ℃下搅拌60~90 min反应生成Al(H2PO4)3相,冷却到室温,即制备出物相为Al(H2PO4)3的零VOCs胶结剂;
(2)固化剂分散预处理:先称取四针状ZnO晶须并加入到无水乙醇中配制成10~20wt.%的混合液,进行超声分散处理30~60 min后形成四针状ZnO晶须混合液,即完成固化剂分散预处理;
(3)固化剂表面修饰用分相型溶胶制备:将6ml去离子水加入到44ml无水乙醇中形成溶液A,将6ml的C16H34O4Ti加入到44mm无水乙醇中形成溶液B,在80~90 ℃水浴中保持连续搅拌并将溶液A滴加到溶液B中形成溶液C,滴加HNO3使溶液C的pH值为3~4,继续搅拌4~6h后并放置24h,制备出Ti(OH)4溶胶;向溶胶中加入2~4 wt.%的PEG 2000,在80~90 ℃水浴中连续搅拌1.5~2h,溶胶中发生分相反应形成两种共轭相,一相是以TiO2低聚体和PEG为主要组成的共轭相,另一相是以溶剂混合物为主要组成的共轭相,即制备出固化剂表面修饰用分相型溶胶;
(4)固化剂表面修饰处理:将固化剂表面修饰用分相型溶胶与超声分散预处理后的四针状ZnO晶须混合液按体积比3:1的比例混合,在80~90℃水浴中连续搅拌1~2h使分相型溶胶包覆在四针状ZnO晶须表面,随后放入马弗炉中进行热处理,在100~110 ℃保温1~2h去除水和无水乙醇,在450℃~500 ℃保温1.5~2.5h去除PEG并形成微孔,使四针状ZnO晶须表面包覆的分相溶胶转变成多孔结构的TiO2膜即完成固化剂表面修饰处理,多孔结构TiO2膜中的孔径为30~200nm,比表面为50~65m2/g;将热处理后的固化剂研磨成粉并过筛400目后即完成固化剂表面修饰处理;
(5)TiC-HEA填料制备:按原子百分比Co:Cr:Fe:Ni:Al=1:1:1:1:1称取各种金属粉末,粉末粒度分别为1.0~1.5μm, 2.5~3.0μm,1.0~5.0μm,1.5~2.0μm,5~10μm;将所称取的原料粉末进行行星球磨,球磨转速300~400r/min,球磨的球料质量比为10:1,采用直径为5 mm的WC-6Co磨球,球磨时间72~120h,球磨结束后经过过滤、干燥、过筛制备成BCC结构的高熵合金粉末;按重量百分比1:1称取高熵合金粉末和2~3μm的TiC粉末,并在三维混合机中混合10~30min后得到TiC-HEA填料;
(6)环保涂料制备及涂层涂覆:首先进行涂层基体的预处理,将钛合金TC4进行喷砂处理2~5 min,进行超声清洗10~20 min,并在85~95℃下干燥30min;然后制备涂料,将经过表面修饰处理的ZnO固化剂研磨成粉并过筛400目,称取零VOCs胶结剂、表面修饰处理并过筛后的ZnO固化剂和TiC-HEA填料按质量比10:(1~2):(0.1-0.5)混合,并在室温下搅拌5~15 min形成环保涂料;涂料制备后在12 h内采用空气喷涂的方式在钛合金基体表面进行涂料涂覆,喷涂后的涂层在室温放置48~72h完成涂层固化,固化完成后24h的失重率≦0.04%。
本发明的零VOCs环保涂料制备及涂覆方法,其进一步的特征在于:
(1)制备零VOCs胶结剂时,搅拌速率均为100~150 r/min;
(2)四针状ZnO晶须任两根针状体的夹角为108.5~109.5°,晶须的中心体直径1~2μm,针状体根部直径1~15μm,针状体长度为3~200μm;四针状ZnO晶须超声分散处理时的超声频率和功率分别为40 kHz和100 W;
(3)固化剂表面修饰用分相型溶胶制备过程中搅拌速率均为100~150 r/min;
(4)固化剂表面修饰处理过程中搅拌速率均为100~150 r/min;在马弗炉中热处理时的升温速率为5~10℃/min;
(5)制备TiC-HEA填料时,球磨介质为无水乙醇,其加量为粉末总重量的15~20%,球磨过程中充入0.05~0.10MPa氩气进行保护,球磨结束后采用400目筛网过滤,并在90~98℃下进行干燥,并经过100目过筛;三维混合机的转速为10~20 r/min;
(6)钛合金进行喷砂处理时,采用的白刚玉的粒度为30~120目,进气压力0.5~0.6MPa, 喷砂距离80~90 mm,基体超声清洗在无水乙醇中进行,处理时的超声频率和功率分别为40 kHz和100 W;制备涂料时的搅拌速率为100~150 r/min;涂料涂覆时,喷涂气压控制在0.4~0.5MPa,涂料喷出量控制在180~200 ml/min,喷涂距离200~230 mm,运枪速度350~400 mm/s,喷幅120~180 mm,相邻行程喷幅搭接率30%~45%。
本发明的优点在于:(1)本发明中制备物相为Al(H2PO4)3的胶结剂,表面修饰的ZnO晶须作为固化剂,涂料中实现无铬和零VOCs,具有高的环保性。(2)本发明对ZnO晶须进行表面修饰,形成多孔的TiO2膜,避免ZnO大面积直接与胶结剂接触,实现固化剂的缓慢释放和对固化过程的调控,既能缩短固化进程,又能避免短时固化。(4)本发明的涂料中,Al(H2PO4)3胶结剂,TiC-HEA填料都具有良好的耐腐蚀,耐高温性能。(5)四针状ZnO晶须加入后可在涂料中形成三维网络,有利于固化剂的均匀分布并获得均匀的组织和高的涂层强度和硬度。(6)用于表面修饰ZnO晶须的TiO2与钛合金基体,TiC-HEA填料都具有良好的物理和化学相容性,有利于获得的低缺陷的涂层。
附图说明
图1 本发明零VOCs环保涂料制备及涂覆方法示意图
具体实施方式
实例1 按以下步骤进行零VOCs环保涂料制备及涂覆:
(1)零VOCs胶结剂制备:采用H3PO4与Al(OH)3为原料制备涂层胶结剂,按摩尔比3:1称取原料并加入烧杯中形成混合溶液,将含有混合溶液的烧杯置于水浴锅中,在88 ℃下搅拌,搅拌速率为110 r/min,搅拌65min反应生成Al(H2PO4)3相,冷却到室温,即制备出物相为Al(H2PO4)3的零VOCs胶结剂;
(2)固化剂分散预处理:先称取四针状ZnO晶须并加入到无水乙醇中配制成10wt.%的混合液,四针状ZnO晶须任两根针状体的夹角为108.5~109.5°,晶须的中心体直径1~2 μm,针状体根部直径1~15μm,针状体长度为3~200μm;进行超声分散处理35 min,超声频率和功率分别为40 kHz和100 W,即完成固化剂分散预处理并形成四针状ZnO晶须混合液;
(3)固化剂表面修饰用分相型溶胶制备:将6ml去离子水加入到44ml无水乙醇中形成溶液A,将6ml的C16H34O4Ti加入到44mm无水乙醇中形成溶液B,在80 ℃水浴中以100~150r/min的速率保持连续搅拌并将溶液A滴加到溶液B中形成溶液C,滴加HNO3使溶液C的pH值为3,继续以120 r/min的速率搅拌4h后并放置24h,制备出Ti(OH)4溶胶;向溶胶中加入2wt.%的PEG 2000,在80 ℃水浴中连续搅拌1.5h,搅拌速率为130 r/min,溶胶中发生分相反应形成两种共轭相,一相是以TiO2低聚体和PEG为主要组成的共轭相,另一相是以溶剂混合物为主要组成的共轭相,即制备出固化剂表面修饰用分相型溶胶;
(4)固化剂表面修饰处理:将固化剂表面修饰用分相型溶胶与超声分散预处理后的四针状ZnO晶须混合液按体积比3:1的比例混合,在82℃水浴中以100 r/min的速率连续搅拌1h使分相型溶胶包覆在四针状ZnO晶须表面,随后放入马弗炉中进行热处理,升温速率为5℃/min,在100 ℃保温1h去除水和无水乙醇,在450℃保温1.5h去除PEG并形成微孔,使四针状ZnO晶须表面包覆的分相溶胶转变成多孔结构的TiO2膜即完成固化剂表面修饰处理,多孔结构TiO2膜中的孔径为30~200nm,比表面为52m2/g;将热处理后的固化剂研磨成粉并过筛400目后即完成固化剂表面修饰处理;
(5)TiC-HEA填料制备:按原子百分比Co:Cr:Fe:Ni:Al=1:1:1:1:1称取各种金属粉末,粉末粒度分别为1.2μm, 2.5μm,2μm,1.5μm,5μm;将所称取的原料粉末进行行星球磨,球磨转速320r/min,球磨的球料质量比为10:1,采用直径为5 mm的WC-6Co磨球,球磨时间72h,球磨介质为无水乙醇,其加量为粉末总重量的16%,球磨过程中充入0.06MPa氩气进行保护,球磨结束后采用400目筛网过滤,并在90℃下进行干燥,并经过100目过筛制备成BCC结构的高熵合金粉末;按重量百分比1:1称取高熵合金粉末和2μm的TiC粉末,并在三维混合机中混合,三维混合机的转速为12 r/min,混合15min后得到TiC-HEA填料;
(6)环保涂料制备及涂层涂覆:首先进行涂层基体的预处理,将钛合金TC4进行喷砂处理2 min,采用的白刚玉的粒度为30目,进气压力0.5 MPa, 喷砂距离80 mm;在无水乙醇中超声清洗15 min,超声频率和功率分别为40 kHz和100 W,并在85℃下干燥30min;然后制备涂料,将经过表面修饰处理的ZnO固化剂研磨成粉并过筛400目,称取零VOCs胶结剂、表面修饰处理并过筛后的ZnO固化剂和TiC-HEA填料按质量比10:1:0.1混合,并在室温下以120 r/min的速率搅拌5 min形成环保涂料;涂料制备后在8 h内采用空气喷涂的方式在钛合金基体表面进行涂料涂覆,喷涂气压控制在0.4MPa,涂料喷出量控制在180 ml/min,喷涂距离210 mm,运枪速度350 mm/s,喷幅130 mm,相邻行程喷幅搭接率30%,喷涂后的涂层在室温放置60h完成涂层固化,固化完成后24h的失重率≦0.04%。
实例2 按以下步骤进行零VOCs环保涂料制备及涂覆:
(1)零VOCs胶结剂制备:采用H3PO4与Al(OH)3为原料制备涂层胶结剂,按摩尔比3:1称取原料并加入烧杯中形成混合溶液,将含有混合溶液的烧杯置于水浴锅中,在95 ℃下搅拌,搅拌速率为140 r/min,搅拌90 min反应生成Al(H2PO4)3相,冷却到室温,即制备出物相为Al(H2PO4)3的零VOCs胶结剂;
(2)固化剂分散预处理:先称取四针状ZnO晶须并加入到无水乙醇中配制成20wt.%的混合液,四针状ZnO晶须任两根针状体的夹角为108.5~109.5°,晶须的中心体直径1~2 μm,针状体根部直径1~15μm,针状体长度为3~200μm;进行超声分散处理50 min,超声频率和功率分别为40 kHz和100 W,即完成固化剂分散预处理并形成四针状ZnO晶须混合液;
(3)固化剂表面修饰用分相型溶胶制备:将6ml去离子水加入到44ml无水乙醇中形成溶液A,将6ml的C16H34O4Ti加入到44mm无水乙醇中形成溶液B,在90 ℃水浴中以135 r/min的速率保持连续搅拌并将溶液A滴加到溶液B中形成溶液C,滴加HNO3使溶液C的pH值为4,继续以150 r/min的速率搅拌5h后并放置24h,制备出Ti(OH)4溶胶;向溶胶中加入3 wt.%的PEG 2000,在90 ℃水浴中连续搅拌2h,搅拌速率为140 r/min,溶胶中发生分相反应形成两种共轭相,一相是以TiO2低聚体和PEG为主要组成的共轭相,另一相是以溶剂混合物为主要组成的共轭相,即制备出固化剂表面修饰用分相型溶胶;
(4)固化剂表面修饰处理:将固化剂表面修饰用分相型溶胶与超声分散预处理后的四针状ZnO晶须混合液按体积比3:1的比例混合,在85℃水浴中以140 r/min的速率连续搅拌2h使分相型溶胶包覆在四针状ZnO晶须表面,随后放入马弗炉中进行热处理,升温速率为8℃/min,在110 ℃保温1~2h去除水和无水乙醇,在480 ℃保温2h去除PEG并形成微孔,使四针状ZnO晶须表面包覆的分相溶胶转变成多孔结构的TiO2膜即完成固化剂表面修饰处理,多孔结构TiO2膜中的孔径为30~200nm,比表面为57m2/g;将热处理后的固化剂研磨成粉并过筛400目后即完成固化剂表面修饰处理;
(5)TiC-HEA填料制备:按原子百分比Co:Cr:Fe:Ni:Al=1:1:1:1:1称取各种金属粉末,粉末粒度分别为1.5μm, 3.0μm,4.0μm,2.0μm,8μm;将所称取的原料粉末进行行星球磨,球磨转速400r/min,球磨的球料质量比为10:1,采用直径为5 mm的WC-6Co磨球,球磨时间110h,球磨介质为无水乙醇,其加量为粉末总重量的20%,球磨过程中充入0.08MPa氩气进行保护,球磨结束后采用400目筛网过滤,并在95℃下进行干燥,并经过100目过筛制备成BCC结构的高熵合金粉末;按重量百分比1:1称取高熵合金粉末和3μm的TiC粉末,并在三维混合机中混合,三维混合机的转速为20 r/min,混合25min后得到TiC-HEA填料;
(6)环保涂料制备及涂层涂覆:首先进行涂层基体的预处理,将钛合金TC4进行喷砂处理4 min,采用的白刚玉的粒度为100目,进气压力0.6 MPa, 喷砂距离90 mm;在无水乙醇中超声清洗20 min,超声频率和功率分别为40 kHz和100 W,并在95℃下干燥30min;然后制备涂料,将经过表面修饰处理的ZnO固化剂研磨成粉并过筛400目,称取零VOCs胶结剂、表面修饰处理并过筛后的ZnO固化剂和TiC-HEA填料按质量比10:2:0.2混合,并在室温下以150 r/min的速率搅拌5~15 min形成环保涂料;涂料制备后在6 h内采用空气喷涂的方式在钛合金基体表面进行涂料涂覆,喷涂气压控制在0.5MPa,涂料喷出量控制在200 ml/min,喷涂距离230 mm,运枪速度400 mm/s,喷幅180 mm,相邻行程喷幅搭接率45%,喷涂后的涂层在室温放置48h完成涂层固化,固化完成后24h的失重率≦0.04%。

Claims (2)

1.一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法,其特征在于依次包含以下步骤:
(1)零VOCs胶结剂制备:采用H3PO4与Al(OH)3为原料制备涂层胶结剂,按摩尔比3:1称取原料并加入烧杯中形成混合溶液,将含有混合溶液的烧杯置于水浴锅中,在85~95 ℃下搅拌60~90 min反应生成Al(H2PO4)3相,冷却到室温,即制备出物相为Al(H2PO4)3的零VOCs胶结剂;
(2)固化剂分散预处理:先称取四针状ZnO晶须并加入到无水乙醇中配制成10~20 wt.%的混合液,进行超声分散处理30~60 min后形成四针状ZnO晶须混合液,即完成固化剂分散预处理;
(3)固化剂表面修饰用分相型溶胶制备:将6ml去离子水加入到44ml无水乙醇中形成溶液A,将6ml的C16H34O4Ti加入到44mm无水乙醇中形成溶液B,在80~90 ℃水浴中保持连续搅拌并将溶液A滴加到溶液B中形成溶液C,滴加HNO3使溶液C的pH值为3~4,继续搅拌4~6h后并放置24h,制备出Ti(OH)4溶胶;向溶胶中加入2~4 wt.%的PEG 2000,在80~90 ℃水浴中连续搅拌1.5~2h,溶胶中发生分相反应形成两种共轭相,一相是以TiO2低聚体和PEG为主要组成的共轭相,另一相是以溶剂混合物为主要组成的共轭相,即制备出固化剂表面修饰用分相型溶胶;
(4)固化剂表面修饰处理:将固化剂表面修饰用分相型溶胶与超声分散预处理后的四针状ZnO晶须混合液按体积比3:1的比例混合,在80~90℃水浴中连续搅拌1~2h使分相型溶胶包覆在四针状ZnO晶须表面,随后放入马弗炉中进行热处理,在100~110 ℃保温1~2h去除水和无水乙醇,在450℃~500 ℃保温1.5~2.5h去除PEG并形成微孔,使四针状ZnO晶须表面包覆的分相溶胶转变成多孔结构的TiO2膜即完成固化剂表面修饰处理,多孔结构TiO2膜中的孔径为30~200nm,比表面为50~65m2/g;将热处理后的固化剂研磨成粉并过筛400目后即完成固化剂表面修饰处理;
(5)TiC-HEA填料制备:按原子百分比Co:Cr:Fe:Ni:Al=1:1:1:1:1称取各种金属粉末,粉末粒度分别为1.0~1.5μm, 2.5~3.0μm,1.0~5.0μm,1.5~2.0μm,5~10μm;将所称取的原料粉末进行行星球磨,球磨转速300~400r/min,球磨的球料质量比为10:1,采用直径为5 mm的WC-6Co磨球,球磨时间72~120h,球磨结束后经过过滤、干燥、过筛制备成BCC结构的高熵合金粉末;按重量百分比1:1称取高熵合金粉末和2~3μm的TiC粉末,并在三维混合机中混合10~30min后得到TiC-HEA填料;
(6)环保涂料制备及涂层涂覆:首先进行涂层基体的预处理,将钛合金TC4进行喷砂处理2~5 min,进行超声清洗10~20 min,并在85~95℃下干燥30min;然后制备涂料,将经过表面修饰处理的ZnO固化剂研磨成粉并过筛400目,称取零VOCs胶结剂、表面修饰处理并过筛后的ZnO固化剂和TiC-HEA填料按质量比10:(1~2):(0.1-0.5)混合,并在室温下搅拌5~15min形成环保涂料;涂料制备后在12 h内采用空气喷涂的方式在钛合金基体表面进行涂料涂覆,喷涂后的涂层在室温放置48~72h完成涂层固化,固化完成后24h的失重率≦0.04%。
2.根据权利要求1所述的零VOCs环保涂料制备及涂覆方法,其进一步的特征在于:
(1)制备零VOCs胶结剂时,搅拌速率均为100~150 r/min;
(2)四针状ZnO晶须任两根针状体的夹角为108.5~109.5°,晶须的中心体直径1~2 μm,针状体根部直径1~15μm,针状体长度为3~200μm;四针状ZnO晶须超声分散处理时的超声频率和功率分别为40 kHz和100 W;
(3)固化剂表面修饰用分相型溶胶制备过程中搅拌速率均为100~150 r/min;
(4)固化剂表面修饰处理过程中搅拌速率均为100~150 r/min;在马弗炉中热处理时的升温速率为5~10℃/min;
(5)制备TiC-HEA填料时,球磨介质为无水乙醇,其加量为粉末总重量的15~20%,球磨过程中充入0.05~0.10MPa氩气进行保护,球磨结束后采用400目筛网过滤,并在90~98℃下进行干燥,并经过100目过筛;三维混合机的转速为10~20 r/min;
(6)钛合金进行喷砂处理时,采用的白刚玉的粒度为30~120目,进气压力0.5~0.6MPa,喷砂距离80~90 mm,基体超声清洗在无水乙醇中进行,处理时的超声频率和功率分别为40kHz和100 W;制备涂料时的搅拌速率为100~150 r/min;涂料涂覆时,喷涂气压控制在0.4~0.5MPa,涂料喷出量控制在180~200 ml/min,喷涂距离200~230 mm,运枪速度350~400 mm/s,喷幅120~180 mm,相邻行程喷幅搭接率30%~45%。
CN202211248403.9A 2022-10-12 2022-10-12 一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法 Active CN115537048B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211248403.9A CN115537048B (zh) 2022-10-12 2022-10-12 一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211248403.9A CN115537048B (zh) 2022-10-12 2022-10-12 一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115537048A true CN115537048A (zh) 2022-12-30
CN115537048B CN115537048B (zh) 2023-04-25

Family

ID=84734193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211248403.9A Active CN115537048B (zh) 2022-10-12 2022-10-12 一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115537048B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116217174B (zh) * 2023-03-09 2024-05-10 成都理工大学 一种人造石材的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140120705A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Elena Rogojina Inorganic phosphate containing doping compositions
US20170314097A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Korea Advanced Institute Of Science And Technology High-strength and ultra heat-resistant high entropy alloy (hea) matrix composites and method of preparing the same
CN109161773A (zh) * 2018-09-21 2019-01-08 成都理工大学 一种高熵合金粘结相硬质合金的制备方法
CN110054917A (zh) * 2019-05-09 2019-07-26 平顶山学院 一种无机保温涂料组合物、无机保温涂料
CN111057896A (zh) * 2018-10-16 2020-04-24 南京理工大学 真空电弧熔炼制备FeCoNiCu高熵合金与TiC颗粒复合增强铜基复合材料的方法
CN111909551A (zh) * 2020-08-14 2020-11-10 陈奎东 一种基于磷酸盐胶粘剂的耐高温导热涂料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140120705A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Elena Rogojina Inorganic phosphate containing doping compositions
US20170314097A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Korea Advanced Institute Of Science And Technology High-strength and ultra heat-resistant high entropy alloy (hea) matrix composites and method of preparing the same
CN109161773A (zh) * 2018-09-21 2019-01-08 成都理工大学 一种高熵合金粘结相硬质合金的制备方法
CN111057896A (zh) * 2018-10-16 2020-04-24 南京理工大学 真空电弧熔炼制备FeCoNiCu高熵合金与TiC颗粒复合增强铜基复合材料的方法
CN110054917A (zh) * 2019-05-09 2019-07-26 平顶山学院 一种无机保温涂料组合物、无机保温涂料
CN111909551A (zh) * 2020-08-14 2020-11-10 陈奎东 一种基于磷酸盐胶粘剂的耐高温导热涂料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LU CHI ET AL.: ""Thiourea-Assisted Phosphate Conversion Coating on Mild Steel and Characterizations by Cathodic Polarization and Linear Polarization"", 《IND. ENG. CHEM. RES.》 *
赵钦等: "高熵合金涂层制备及其应用的研究进展", 《材料导报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116217174B (zh) * 2023-03-09 2024-05-10 成都理工大学 一种人造石材的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115537048B (zh) 2023-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100474009B1 (ko) 부식방지를제공하기위한수환원성코팅조성물
CN112789329B (zh) 具有降低的固化温度的基于无铬硅酸盐的陶瓷组合物
CN108329739B (zh) 一种富锌超疏水复合防腐涂层及其制备方法
CN104178013A (zh) 一种环保水性纳米清漆及制备方法
CN103980797A (zh) 一种聚氨酯改性环氧树脂防腐纳米涂料
CN115537048B (zh) 一种零VOCs环保涂料制备及涂覆方法
CN112143269B (zh) 一种水性无机富锌涂料及其制备方法
CN104893504A (zh) 一种低表面高渗透带锈底漆
CN110964406A (zh) 一种水性环氧低表面处理防腐涂料及其制备方法和用途
CN106867357B (zh) 一种纳米改性高固体分环氧底漆
CN105568206A (zh) 一种基于铜镍合金的超疏水防污涂层配方、涂层及其制备方法
WO2019052070A1 (zh) 一种钢结构表面用高固体分防腐涂料及其喷涂方法
CN106009806B (zh) 复合陶瓷涂料及其制备方法和应用
CN107262350A (zh) 普通铝合金轮毂的生产过程中喷粉工艺
CN107337987A (zh) 一种新型高耐磨无铬达克罗涂料及其制备方法
CN103725162A (zh) 一种聚吡咯-双酚a型环氧树脂复合涂料及其制备方法
CN107163785A (zh) 一种含白炭黑的无铬达克罗涂料及其制备方法
CN114231171A (zh) 一种球墨铸铁管无机-有机涂层复合材料及其制备方法
CN103589202A (zh) 一种汽车专用底漆及其制备方法
CN107177284A (zh) 一种防辐射的无铬达克罗涂料及其制备方法
CN116162366A (zh) 水性无机硅酸锌涂料及其制备方法
KR101054600B1 (ko) 환경 친화성을 가진 중방식용 세라믹 도료 조성물
CN115612323B (zh) 一种工业防护无机涂层的制备方法
CN106590433B (zh) 一种冷喷锌涂料及其制备方法
CN109054609A (zh) 复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Yang Mei

Inventor after: Liu Bingkun

Inventor after: Xie Yi

Inventor after: Xie Chengzhi

Inventor after: Yang Ziqiang

Inventor after: Zhang Rong

Inventor after: Long Jianping

Inventor before: Yang Mei

Inventor before: Xie Yi

Inventor before: Liu Bingkun

Inventor before: Xie Chengzhi

Inventor before: Yang Ziqiang

Inventor before: Zhang Rong

Inventor before: Long Jianping