CN115785759A - 一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，涉及排气管法兰领域，用于解决现有的汽车排气法兰的耐高温、耐腐蚀性能差，易于被腐蚀导致法兰和排气管密封性差的问题；该排气管法兰，包括排气管法兰以及排气管法兰表面上的高性能涂层，通过高性能涂层能够赋予排气管法兰良好的耐腐蚀性能和耐高温性能，从而对排气管法兰进行良好的保护，从而提高排气管法兰与排气管的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及排气管法兰领域，具体涉及一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰。
背景技术
法兰是一种紧固机械配件，目前，汽车排气管路的连接通常采用法兰连接，法兰和排气管密封性较差，汽车在雨天行驶容易导致法兰和排气管的连接处进水，缩短排气管和法兰的使用寿命，且长期暴露于空气中，被污染的空气在潮湿环境下会逐渐酸腐蚀，进而受介质腐蚀、冲刷、温度、压力、震动等因素的影响，会不可避免的出现泄露问题。由于密封面加工尺寸的误差，密封元件的老化以及安装紧固不当等原因极易造成法兰的渗漏。
如何改善现有的汽车排气法兰的耐高温、耐腐蚀性能差，易于被腐蚀导致法兰和排气管密封性差是本发明的关键，因此，亟需一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰来解决以上问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰：通过将尿醛树脂、耐腐增强剂、水玻璃、氮化硅以及去离子水加入高效混合机中搅拌混合，之后静置，得到高性能涂料，将高性能涂料喷涂至排气管法兰的表面上，之后自然沥干，之后放置于鼓风干燥箱中干燥，形成高性能涂层，得到该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，解决了现有的汽车排气法兰的耐高温、耐腐蚀性能差，易于被腐蚀导致法兰和排气管密封性差的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，包括排气管法兰以及排气管法兰表面上的高性能涂层，其中，高性能涂层由高性能涂料固化而成；
该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰由以下步骤制备得到：
步骤一：按照重量份称取尿醛树脂30-40份、耐腐增强剂3-12份、水玻璃15-23份、氮化硅8-16份以及去离子水40-80份；
步骤二：将尿醛树脂、耐腐增强剂、水玻璃、氮化硅以及去离子水加入高效混合机中，在搅拌速率为1200-1500r/min的条件下搅拌混合1-3h，之后静置30-50min，得到高性能涂料；
步骤三：将高性能涂料喷涂至排气管法兰的表面上，之后自然沥干，之后放置于鼓风干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下干燥3-5h，形成高性能涂层，得到该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰。
作为本发明进一步的方案：所述耐腐增强剂由以下步骤制备得到：
A1：将4-氯苯胺、三乙胺以及四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-5-0℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入丙烯酰氯，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后升温至回流并继续搅拌反应8-10h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后用浓氨水调节pH为7，之后用乙酸乙酯进行萃取2-3次，合并萃取液旋转蒸发，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60-70℃的条件下干燥2-3h，得到中间体1；
反应过程如下：
A2：将中间体1、对氨基三氟甲苯以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80-85℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应20-30h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
反应过程如下：
A3：将2，6-二叔丁基苯酚、多聚甲醛、叔丁醇钾以及叔丁醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80-85℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应8-10h，反应结束后将反应产物冷却至室温，静置分层，将有机相旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
反应过程如下：
A4：将中间体2、中间体3、三丁基膦、碳酸钾以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80-85℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应15-20h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到耐腐增强剂。
反应过程如下：
作为本发明进一步的方案：步骤A1中的所述4-氯苯胺、三乙胺、四氢呋喃以及丙烯酰氯的用量比为0.1mol：0.1mol：80-100mL：0.11-0.13mol，所述浓氨水的质量分数为25-27％。
作为本发明进一步的方案：步骤A2中的所述中间体5、对氨基三氟甲苯以及无水乙醇的用量比为0.22-0.25mol：0.1mol：120-150mL。
作为本发明进一步的方案：步骤A3中的所述2，6-二叔丁基苯酚、多聚甲醛、叔丁醇钾以及叔丁醇的用量比为10mmol：20-25g：0.2-0.3g：80-100mL。
作为本发明进一步的方案：步骤A4中的所述中间体2、中间体3、三丁基膦、碳酸钾以及无水乙醇的用量比为0.1mol：0.22-0.25mol：0.8-1.6g：13-15g：150-180mL。
本发明的有益效果：
本发明的一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，通过将尿醛树脂、耐腐增强剂、水玻璃、氮化硅以及去离子水加入高效混合机中搅拌混合，之后静置，得到高性能涂料，将高性能涂料喷涂至排气管法兰的表面上，之后自然沥干，之后放置于鼓风干燥箱中干燥，形成高性能涂层，得到该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰；该排气管法兰，包括排气管法兰以及排气管法兰表面上的高性能涂层，通过高性能涂层能够赋予排气管法兰良好的耐腐蚀性能和耐高温性能，从而对排气管法兰进行良好的保护，从而提高排气管法兰与排气管的使用寿命；
在制备该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰的过程中首先制备了一种耐腐增强剂，首先通过4-氯苯胺与丙烯酰氯进行反应，4-氯苯胺上的氨基与丙烯酰氯上的酰氯基发生亲核取代反应，引入烯基，得到中间体1，之后利用中间体1与对氨基三氟甲苯发生反应，中间体1上的烯基与对氨基三氟甲苯上的氨基发生加成反应，引入大量的C-F键，得到中间体2，之后利用多聚甲醛与2，6-二叔丁基苯酚进行反应，从引入羟基，得到中间体3，之后利用中间体2与中间体3反应，中间体2上的氯原子与中间体3上的羟基发生亲核取代反应，得到耐腐增强剂；该耐腐增强剂的分子结构上含有大量的苯环和C-F键，苯环和C-F键的稳定性高，赋予了高性能涂层良好的耐高温性能和耐腐蚀性能，耐腐增强剂的分子结构上还含有受阻酚基团，受阻酚基团具备良好的抗氧化性能，因此，制得的高性能涂层具有耐腐蚀、耐高温以及抗氧化的优点，能够避免排气管法兰被排气管释放的高温尾气进行腐蚀，而且腐蚀后能够通过抗氧化消除自由基的特点进行抑制，降低其腐蚀效率，从而对排气管法兰进行良好的保护。
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：
本实施例为一种耐腐增强剂的制备方法，包括以下步骤
A1：将0.1mol4-氯苯胺、0.1mol三乙胺以及80mL四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-5℃，搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边逐滴加入0.11mol丙烯酰氯，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后升温至回流并继续搅拌反应8h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后用质量分数为25％的浓氨水调节pH为7，之后用乙酸乙酯进行萃取2次，合并萃取液旋转蒸发，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下干燥2h，得到中间体1；
A2：将0.22mol中间体1、0.1mol对氨基三氟甲苯以及120mL无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌反应20h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
A3：将10mmol 2，6-二叔丁基苯酚、20g多聚甲醛、0.2g叔丁醇钾以及80mL叔丁醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌反应8h，反应结束后将反应产物冷却至室温，静置分层，将有机相旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
A4：将0.1mol中间体2、0.22mol中间体3、0.8g三丁基膦、13g碳酸钾以及150mL无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌反应15h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到耐腐增强剂。
实施例2：
本实施例为一种耐腐增强剂的制备方法，包括以下步骤
A1：将0.1mol4-氯苯胺、0.1mol三乙胺以及90mL四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-2℃，搅拌速率为350r/min的条件下边搅拌边逐滴加入0.12mol丙烯酰氯，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后升温至回流并继续搅拌反应9h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后用质量分数为26％的浓氨水调节pH为7，之后用乙酸乙酯进行萃取2次，合并萃取液旋转蒸发，之后放置于真空干燥箱中，在温度为65℃的条件下干燥2.5h，得到中间体1；
A2：将0.24mol中间体1、0.1mol对氨基三氟甲苯以及135mL无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为82℃，搅拌速率为350r/min的条件下搅拌反应25h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
A3：将10mmol 2，6-二叔丁基苯酚、22g多聚甲醛、0.25g叔丁醇钾以及90mL叔丁醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为82℃，搅拌速率为350r/min的条件下搅拌反应9h，反应结束后将反应产物冷却至室温，静置分层，将有机相旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
A4：将0.1mol中间体2、0.23mol中间体3、1.2g三丁基膦、14g碳酸钾以及165mL无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为82℃，搅拌速率为350r/min的条件下搅拌反应18h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到耐腐增强剂。
实施例3：
本实施例为一种耐腐增强剂的制备方法，包括以下步骤
A1：将0.1mol 4-氯苯胺、0.1mol三乙胺以及100mL四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为0℃，搅拌速率为400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入0.13mol丙烯酰氯，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后升温至回流并继续搅拌反应10h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后用质量分数为27％的浓氨水调节pH为7，之后用乙酸乙酯进行萃取3次，合并萃取液旋转蒸发，之后放置于真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下干燥3h，得到中间体1；
A2：将0.25mol中间体1、0.1mol对氨基三氟甲苯以及150mL无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为85℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应30h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
A3：将10mmol 2，6-二叔丁基苯酚、25g多聚甲醛、0.3g叔丁醇钾以及100mL叔丁醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为85℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应10h，反应结束后将反应产物冷却至室温，静置分层，将有机相旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
A4：将0.1mol中间体2、0.25mol中间体3、1.6g三丁基膦、15g碳酸钾以及180mL无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为85℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应20h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到耐腐增强剂。
实施例4：
本实施例为一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，包括排气管法兰以及排气管法兰表面上的高性能涂层，其中，高性能涂层由高性能涂料固化而成；
该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰由以下步骤制备得到：
步骤一：按照重量份称取尿醛树脂30份、来自于实施例1中的耐腐增强剂3份、水玻璃15份、氮化硅8份以及去离子水40份；
步骤二：将尿醛树脂、耐腐增强剂、水玻璃、氮化硅以及去离子水加入高效混合机中，在搅拌速率为1200r/min的条件下搅拌混合1h，之后静置30min，得到高性能涂料；
步骤三：将高性能涂料喷涂至排气管法兰的表面上，之后自然沥干，之后放置于鼓风干燥箱中，在温度为50℃的条件下干燥3h，形成高性能涂层，得到该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰。
实施例5：
本实施例为一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，包括排气管法兰以及排气管法兰表面上的高性能涂层，其中，高性能涂层由高性能涂料固化而成；
该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰由以下步骤制备得到：
步骤一：按照重量份称取尿醛树脂35份、来自于实施例2中的耐腐增强剂7份、水玻璃19份、氮化硅12份以及去离子水60份；
步骤二：将尿醛树脂、耐腐增强剂、水玻璃、氮化硅以及去离子水加入高效混合机中，在搅拌速率为1350r/min的条件下搅拌混合2h，之后静置40min，得到高性能涂料；
步骤三：将高性能涂料喷涂至排气管法兰的表面上，之后自然沥干，之后放置于鼓风干燥箱中，在温度为55℃的条件下干燥4h，形成高性能涂层，得到该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰。
实施例6：
本实施例为一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，包括排气管法兰以及排气管法兰表面上的高性能涂层，其中，高性能涂层由高性能涂料固化而成；
该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰由以下步骤制备得到：
步骤一：按照重量份称取尿醛树脂40份、来自于实施例2中的耐腐增强剂12份、水玻璃23份、氮化硅16份以及去离子水80份；
步骤二：将尿醛树脂、耐腐增强剂、水玻璃、氮化硅以及去离子水加入高效混合机中，在搅拌速率为1500r/min的条件下搅拌混合3h，之后静置50min，得到高性能涂料；
步骤三：将高性能涂料喷涂至排气管法兰的表面上，之后自然沥干，之后放置于鼓风干燥箱中，在温度为60℃的条件下干燥5h，形成高性能涂层，得到该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰。
对比例1：
对比例1与实施例6的不同之处在于，不添加耐腐增强剂。
将实施例4-6以及对比例1中的高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰进行检测，耐酸碱性能测定方式为浸入3wt％盐酸溶液和5wt％氢氧化钠溶液，高性能涂层表面未出现起泡、剥落、开裂的现象，则可评为“无异常”，如出现了以上现象，则进行描述，检测结果如下表所示：
参阅上表数据，根据实施例6与对比例1比较，可以得知添加耐腐增强剂能够大幅度提升高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰的耐腐蚀性能和耐高温性能。
在本说明书的描述中，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 (6)
1.一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，其特征在于，包括排气管法兰以及排气管法兰表面上的高性能涂层，其中，高性能涂层由高性能涂料固化而成；
该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰由以下步骤制备得到：
步骤一：按照重量份称取尿醛树脂30-40份、耐腐增强剂3-12份、水玻璃15-23份、氮化硅8-16份以及去离子水40-80份；
步骤二：将尿醛树脂、耐腐增强剂、水玻璃、氮化硅以及去离子水加入高效混合机中，在搅拌速率为1200-1500r/min的条件下搅拌混合1-3h，之后静置30-50min，得到高性能涂料；
步骤三：将高性能涂料喷涂至排气管法兰的表面上，之后自然沥干，之后放置于鼓风干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下干燥3-5h，形成高性能涂层，得到该高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰。
2.根据权利要求1所述的一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，其特征在于，所述耐腐增强剂由以下步骤制备得到：
A1：将4-氯苯胺、三乙胺以及四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-5-0℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入丙烯酰氯，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后升温至回流并继续搅拌反应8-10h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后用浓氨水调节pH为7，之后用乙酸乙酯进行萃取2-3次，合并萃取液旋转蒸发，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60-70℃的条件下干燥2-3h，得到中间体1；
A2：将中间体1、对氨基三氟甲苯以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80-85℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应20-30h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
A3：将2，6-二叔丁基苯酚、多聚甲醛、叔丁醇钾以及叔丁醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80-85℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应8-10h，反应结束后将反应产物冷却至室温，静置分层，将有机相旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
A4：将中间体2、中间体3、三丁基膦、碳酸钾以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为80-85℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应15-20h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到耐腐增强剂。
3.根据权利要求2所述的一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，其特征在于，步骤A1中的所述4-氯苯胺、三乙胺、四氢呋喃以及丙烯酰氯的用量比为0.1mol：0.1mol：80-100mL：0.11-0.13mol，所述浓氨水的质量分数为25-27％。
4.根据权利要求2所述的一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，其特征在于，步骤A2中的所述中间体5、对氨基三氟甲苯以及无水乙醇的用量比为0.22-0.25mol：0.1mol：120-150mL。
5.根据权利要求2所述的一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，其特征在于，步骤A3中的所述2，6-二叔丁基苯酚、多聚甲醛、叔丁醇钾以及叔丁醇的用量比为10mmol：20-25g：0.2-0.3g：80-100mL。
6.根据权利要求2所述的一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，其特征在于，步骤A4中的所述中间体2、中间体3、三丁基膦、碳酸钾以及无水乙醇的用量比为0.1mol：0.22-0.25mol：0.8-1.6g：13-15g：150-180mL。
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