CN116078637B - 一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水龙头制造领域，具体公开了一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层及其制备方法；所述防腐涂层包括底层的增强黏附层，中间的基体氧化物涂层和表层的纳米陶瓷涂层；所述增强黏附层由聚合物高分子涂料喷涂而成；所述内表面先经过酸处理和磨砂处理；所述管材为铝合金管材；本发明所述的防腐涂层含有增强黏附层，可以将无机的基体氧化物涂层牢固的结合在输水管材表面，附着力高，寿命长，长期在高温高酸性环境情况下使用也可以保护输水管材内表面不受腐蚀侵害而破损，可以挽回大量经济损失，并提高设备的安全性能。
Description
技术领域
本发明属于水龙头制造领域，具体公开了一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层及其制备方法。
背景技术
水龙头是水阀的通俗称谓，用来控制水流的大小开关，有节水的功效。金属的水龙头目前依旧是主流，在水龙头的长期使用中，金属表面会受到水中的腐蚀性物质的侵袭，而造成损耗。其具体原理是由于金属表面与周围的介质接触，在接触界面上会发生金属阳极溶解过程，同时还存在相应的阴极过程，构成自发的腐蚀电池，使金属阳极溶解持续进行，从而引起金属的腐蚀。防腐涂层可以保护并延缓金属的腐蚀，但是现有的防腐涂层，其寿命和附着力都并不令人满意。如CN201810451926.0公开了一种金属防腐涂层，此涂层具有双层结构，包括外层的搪瓷涂层和内层的基体氧化物涂层，同时基体金属氧化物的含量由内层向外层递减，从而造成涂层的热膨胀系数由内层向外层递增，保证了涂层的整体热膨胀系数与各种基体金属协调一致。外层的搪瓷涂层的成分按重量计包括硅1～40份，钠1～30份，钾1～20份，钙2～20份，氟0.5～15份，钴0.3～10份，镍0.2～10份，硼1～18份，磷0.5～10份，镁0.1～8份，其余为氧；内层的基体氧化物涂层的成分包括基体金属和氧。还公开了一种低温烧结形成的双层致密金属防腐涂层的制备工艺，包括以下步骤：1)研磨；2)制备混料；3)研磨；4)高温反应；5)研磨；6)涂覆；7)烧结。本发明的涂层具有耐腐蚀性能提高14倍以上的优势。虽然上述发明中的耐腐蚀性能强，但是对于涂层，附着力(adhesion)也是一项重要的指标，附着力是涂层与基体金属之间相互结合的能力。附着力越大，涂层与基体金属的粘结就更加紧密，于是涂层拥有更好的完整性，从而涂层对于基体金属的保护效果最好，现有的无机防腐涂层的附着力一般为5MPa，在水龙头输水管材表面，由于其常年需要经历水流的冲力，需要更高附着力的防腐涂层。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，
所述防腐涂层包括底层的增强黏附层，中间的基体氧化物涂层和表层的纳米陶瓷涂层；
所述增强黏附层由聚合物高分子涂料喷涂而成；
所述内表面先经过酸处理和磨砂处理；
所述管材为铝合金管材。
本方案中，增强黏附层的加入，可以有效的作为中介层，分别与防腐涂层中的基体氧化物涂层和输水管材内表面牢固结合
进一步的，上述一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，所述组成增强黏附层的聚合物高分子涂料由以下步骤制备，
1)按照重量份，将100份聚酰胺类高分子聚合物和30-60份聚氨酯丙烯酸酯加入反应釜中，0.3-0.5Mpa压力下，90-110℃在300～500r/min转速条件下搅拌反应40-60min，
2)加入疏水疏油助剂10-20份，相同压力下，继续300-500r/min转速条件下搅拌10-30min；
3)将温度降至70-80摄氏度，再加入15-30份四氯乙烯，压力调整为0.15-0.2Mpa，在500-800r/min转速条件下搅拌30-60min，冷却至室温，制备得到聚合物高分子涂料。
优选的，所述聚酰胺类高分子聚合物为双马来酰亚胺聚乙二醇。
进一步的，上述一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，所述酸处理包括以下步骤：
S1阳极氧化：将内表面用去离子水清洗干净，通过阳极氧化得到表面含有阳极氧化膜层的内表面；
S2盐酸处理：将步骤S1所得含有阳极氧化膜层的内表面浸入到盐酸处理液中处理，30-40℃，处理30-45min,得到经过酸处理的内表面，所述盐酸处理液的浓度为25wt％～30wt％。
进一步的，上述一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，所述基体氧化物涂层的成分包括基体金属和氧。
进一步的，上述一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，所述基体氧化物涂层为纳米二氧化钛涂层。所述纳米二氧化钛能提高防腐涂层的抗老化能力、抗粉化能力。
进一步的，上述一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm。
进一步的，上述一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，所述磨砂处理后，内表面的清洁度等级不低于Sa2.5级。
进一步的，上述一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，所述增强黏附层厚度为30-90μm，基体氧化物涂层厚度为15-30μm，纳米陶瓷涂层的厚度为5-15μm。
进一步的，上述一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)对内表面先经过酸处理和磨砂处理，随后用去离子水清洗，并烘干：
2)将聚合物高分子涂料加热至90-100℃，均匀的喷涂在内表面上，形成增强黏附层；
3)在增强黏附层温度55-65℃时，将基体氧化物涂料，在氮气保护下，均匀的喷涂在增强黏附层上，形成基体氧化物涂层；
4)将纳米陶瓷涂料加热至75-85℃，均匀的喷涂在基体氧化物涂层上，形成纳米陶瓷涂层。
纳米陶瓷粉末涂料在高温环境下具有优异的隔热保温效果，不脱落、不燃烧，耐水、防潮，无毒、对环境没有污染。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果:
本发明公开了一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，本发明所述的防腐涂层含有增强黏附层，增强黏附层的加入，可以有效的作为中介层，分别与防腐涂层中的基体氧化物涂层和输水管材内表面牢固结合，证明了聚氨酯丙烯酸酯经过双马来酰亚胺聚乙二醇改性，与铝合金以及纳米二氧化钛均有较好的结合力。可以将无机的基体氧化物涂层牢固的结合在输水管材表面，附着力高，寿命长，长期在高温高酸性环境情况下使用也可以保护输水管材内表面不受腐蚀侵害而破损，可以挽回大量经济损失，并提高设备的安全性能。
附图说明
图1为防腐涂层的耐冲击性/Kg.m(GB/T 1732-1993)测试；
图2为防腐涂层的附着力(拉开法)/Mpa(GB/T 5210-2006)测试；
图3为防腐涂层的撕裂强度KN/m(GB/T 529-2008)测试。
具体实施方式
一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，
所述防腐涂层包括底层的增强黏附层，中间的基体氧化物涂层和表层的纳米陶瓷涂层；
所述增强黏附层由聚合物高分子涂料喷涂而成；
所述内表面先经过酸处理和磨砂处理；
所述管材为铝合金管材；
所述组成增强黏附层的聚合物高分子涂料由以下步骤制备，
1)按照重量份，将100份聚酰胺类高分子聚合物和30-60份聚氨酯丙烯酸酯加入反应釜中，0.3-0.5Mpa压力下，90-110℃在300～500r/min转速条件下搅拌反应40-60min，
2)加入疏水疏油助剂10-20份，相同压力下，继续300-500r/min转速条件下搅拌10-30min；
3)将温度降至70-80摄氏度，再加入15-30份四氯乙烯，压力调整为0.15-0.2Mpa，在500-800r/min转速条件下搅拌30-60min，冷却至室温，制备得到聚合物高分子涂料；
所述酸处理包括以下步骤：
S1阳极氧化：将内表面用去离子水清洗干净，通过阳极氧化得到表面含有阳极氧化膜层的内表面；
S2盐酸处理：将步骤S1所得含有阳极氧化膜层的内表面浸入到盐酸处理液中处理，30-40℃，处理30-45min,得到经过酸处理的内表面，所述盐酸处理液的浓度为25wt％～30wt％。
所述基体氧化物涂层的成分包括基体金属和氧；
所述基体氧化物涂层为纳米二氧化钛涂层；
所述聚酰胺类高分子聚合物为双马来酰亚胺聚乙二醇
所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm；
所述磨砂处理后，内表面的清洁度等级不低于Sa2.5级；
所述增强黏附层厚度为30-90μm，基体氧化物涂层厚度为15-30μm，纳米陶瓷涂层的厚度为5-15μm；
上述防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)对内表面先经过酸处理和磨砂处理，随后用去离子水清洗，并烘干：
2)将聚合物高分子涂料加热至90-100℃，均匀的喷涂在内表面上，形成增强黏附层；
3)在增强黏附层温度55-65℃时，将基体氧化物涂料，在氮气保护下，均匀的喷涂在增强黏附层上，形成基体氧化物涂层；
4)将纳米陶瓷涂料加热至75-85℃，均匀的喷涂在基体氧化物涂层上，形成纳米陶瓷涂层。
下面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做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。
本发明实施例中使用的试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
双马来酰亚胺聚乙二醇：购自广州为华生物科技有限责任公司英文名称:MAL-PEG-MAL规格:5g
聚氨酯丙烯酸酯：购自厦门裕德顺化工产品有限公司。
疏水疏油助剂：购自日本信越，货号KY-178。
实施例1
一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，
所述防腐涂层包括底层的增强黏附层，中间的基体氧化物涂层和表层的纳米陶瓷涂层；
所述增强黏附层由聚合物高分子涂料喷涂而成；
所述内表面先经过酸处理和磨砂处理；
所述管材为铝合金管材；
所述组成增强黏附层的聚合物高分子涂料由以下步骤制备，
1)按照重量份，将100份聚酰胺类高分子聚合物和30份聚氨酯丙烯酸酯加入反应釜中，0.3-Mpa压力下，90℃在300r/min转速条件下搅拌反应40min，
2)加入疏水疏油助剂10份，相同压力下，继续300r/min转速条件下搅拌10min；
3)将温度降至70摄氏度，再加入15份四氯乙烯，压力调整为0.15Mpa，在500r/min转速条件下搅拌30min，冷却至室温，制备得到聚合物高分子涂料；
所述酸处理包括以下步骤：
S1阳极氧化：将内表面用去离子水清洗干净，通过阳极氧化得到表面含有阳极氧化膜层的内表面；
S2盐酸处理：将步骤S1所得含有阳极氧化膜层的内表面浸入到盐酸处理液中处理，30℃，处理30min,得到经过酸处理的内表面，所述盐酸处理液的浓度为25wt％。
所述基体氧化物涂层为纳米二氧化钛涂层；
所述聚酰胺类高分子聚合物为双马来酰亚胺聚乙二醇
疏水疏油助剂：购自日本信越，货号KY-178
所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm；
所述磨砂处理后，内表面的清洁度等级不低于Sa2.5级；
所述增强黏附层厚度为30μm，基体氧化物涂层厚度为15μm，纳米陶瓷涂层的厚度为5μm；
上述防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)对内表面先经过酸处理和磨砂处理，随后用去离子水清洗，并烘干：
2)将聚合物高分子涂料加热至90℃，均匀的喷涂在内表面上，形成增强黏附层；
3)在增强黏附层温度55℃时，将基体氧化物涂料，在氮气保护下，均匀的喷涂在增强黏附层上，形成基体氧化物涂层；
4)将纳米陶瓷涂料加热至75℃，均匀的喷涂在基体氧化物涂层上，形成纳米陶瓷涂层。
实施例2
一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，
所述防腐涂层包括底层的增强黏附层，中间的基体氧化物涂层和表层的纳米陶瓷涂层；
所述增强黏附层由聚合物高分子涂料喷涂而成；
所述内表面先经过酸处理和磨砂处理；
所述管材为铝合金管材；
所述组成增强黏附层的聚合物高分子涂料由以下步骤制备，
1)按照重量份，将100份聚酰胺类高分子聚合物和45份聚氨酯丙烯酸酯加入反应釜中，0.4Mpa压力下，100℃在400r/min转速条件下搅拌反应50min，
2)加入疏水疏油助剂15份，相同压力下，继续400r/min转速条件下搅拌20min；
3)将温度降至75摄氏度，再加入20份四氯乙烯，压力调整为0.18Mpa，在650r/min转速条件下搅拌45min，冷却至室温，制备得到聚合物高分子涂料；
所述酸处理包括以下步骤：
S1阳极氧化：将内表面用去离子水清洗干净，通过阳极氧化得到表面含有阳极氧化膜层的内表面；
S2盐酸处理：将步骤S1所得含有阳极氧化膜层的内表面浸入到盐酸处理液中处理，35℃，处理40min,得到经过酸处理的内表面，所述盐酸处理液的浓度为28wt％。
所述基体氧化物涂层为纳米二氧化钛涂层；
所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm；
所述聚酰胺类高分子聚合物为双马来酰亚胺聚乙二醇；
疏水疏油助剂：购自日本信越，货号KY-178；
所述磨砂处理后，内表面的清洁度等级不低于Sa2.5级；
所述增强黏附层厚度为60μm，基体氧化物涂层厚度为20μm，纳米陶瓷涂层的厚度为10μm；
上述防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)对内表面先经过酸处理和磨砂处理，随后用去离子水清洗，并烘干：
2)将聚合物高分子涂料加热至95℃，均匀的喷涂在内表面上，形成增强黏附层；
3)在增强黏附层温度60℃时，将基体氧化物涂料，在氮气保护下，均匀的喷涂在增强黏附层上，形成基体氧化物涂层；
4)将纳米陶瓷涂料加热至80℃，均匀的喷涂在基体氧化物涂层上，形成纳米陶瓷涂层。
实施例3
一种用于水龙头输水管材内表面的防腐涂层，
所述防腐涂层包括底层的增强黏附层，中间的基体氧化物涂层和表层的纳米陶瓷涂层；
所述增强黏附层由聚合物高分子涂料喷涂而成；
所述内表面先经过酸处理和磨砂处理；
所述管材为铝合金管材；
所述组成增强黏附层的聚合物高分子涂料由以下步骤制备，
1)按照重量份，将100份聚酰胺类高分子聚合物和60份聚氨酯丙烯酸酯加入反应釜中，0.5Mpa压力下，110℃在500r/mi n转速条件下搅拌反应60min，
2)加入疏水疏油助剂20份，相同压力下，继续500r/min转速条件下搅拌30min；
3)将温度降至80摄氏度，再加入30份四氯乙烯，压力调整为0.2Mpa，在800r/min转速条件下搅拌60min，冷却至室温，制备得到聚合物高分子涂料；
所述酸处理包括以下步骤：
S1阳极氧化：将内表面用去离子水清洗干净，通过阳极氧化得到表面含有阳极氧化膜层的内表面；
S2盐酸处理：将步骤S1所得含有阳极氧化膜层的内表面浸入到盐酸处理液中处理，40℃，处理45min,得到经过酸处理的内表面，所述盐酸处理液的浓度为30wt％。
所述基体氧化物涂层为纳米二氧化钛涂层；
所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm；
所述聚酰胺类高分子聚合物为双马来酰亚胺聚乙二醇；
疏水疏油助剂：购自日本信越，货号KY-178；
所述磨砂处理后，内表面的清洁度等级不低于Sa2.5级；
所述增强黏附层厚度为90μm，基体氧化物涂层厚度为30μm，纳米陶瓷涂层的厚度为15μm；
上述防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)对内表面先经过酸处理和磨砂处理，随后用去离子水清洗，并烘干：
2)将聚合物高分子涂料加热至100℃，均匀的喷涂在内表面上，形成增强黏附层；
3)在增强黏附层温度65℃时，将基体氧化物涂料，在氮气保护下，均匀的喷涂在增强黏附层上，形成基体氧化物涂层；
4)将纳米陶瓷涂料加热至85℃，均匀的喷涂在基体氧化物涂层上，形成纳米陶瓷涂层。
对比例1
不包含增强黏附层，其余同实施例2。
对比例2
使用普通防锈底漆层代替增强黏附层，底漆层厚度60μm，其余同实施例2。
对比例3
不包含基体氧化物涂层，其余同实施例2。
对比例4
使用市场现有的管道防腐聚脲材料，购自海美特，喷涂厚度100μm。
金属底材应喷砂至Sa2.5级，保证底材表面清洁、无油污灰尘等杂质。在工厂内的连续生产线上使用时不需要底漆。
现场接口处打磨除锈，并涂刷专用防腐底漆。施工前保证底材表面清洁、无油污、灰尘等杂质。
测试例1
本测试例对实施例1-3以及对比例1-4所制备的防腐涂层进行性能测试。耐冲击性/Kg.m(GB/T 1732-1993)，附着力(拉开法)/Mpa(GB/T 5210-2006)，撕裂强度KN/m(GB/T529-2008)，耐盐雾/2000h(GB/T 1771-2007)，耐水性/30d(GB/T 30648.2-2015)
结果见表1和图1-3
表1各种防腐涂层性能测试
从实施例1-3以及对比例的数据来看，本发明公开的防腐涂层具有优秀的耐冲击性、附着力、撕裂强度以及耐盐雾和耐水性，非常时候作为输水管材内表面的防腐涂层，并且从实施例1-3来看，上述性能随着聚氨酯丙烯酸酯的增加而增加，但是从实用交底来看，聚氨酯丙烯酸酯与双马来酰亚胺聚乙二醇的质量比达到0.3-0.45左右即可取得满意效果，取得经济效益和质量效益的平衡；并且从实施例和对比例的比较可以看出，增强黏附层的加入，可以有效的作为中介层，分别与防腐涂层中的基体氧化物涂层和输水管材内表面牢固结合，证明了聚氨酯丙烯酸酯经过双马来酰亚胺聚乙二醇改性，与铝合金以及纳米二氧化钛均有较好的结合力。
发明的有限几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种防腐涂层在制备水龙头输水管材内表面涂层中的应用，其特征在于，
所述防腐涂层包括底层的增强黏附层，中间的基体氧化物涂层和表层的纳米陶瓷涂层；
所述增强黏附层由聚合物高分子涂料喷涂而成；
所述内表面先经过酸处理和磨砂处理；
所述管材为铝合金管材；
组成增强黏附层的聚合物高分子涂料由以下步骤制备，
1)按照重量份，将100份聚酰胺类高分子聚合物和30-60份聚氨酯丙烯酸酯加入反应釜中，0.3-0.5Mpa压力下，90-110℃在300～500r/min转速条件下搅拌反应40-60min，
2)加入疏水疏油助剂10-20份，相同压力下，继续300-500r/min转速条件下搅拌10-30min；
3)将温度降至70-80摄氏度，再加入15-30份四氯乙烯，压力调整为0.15-0.2Mpa，在500-800r/min转速条件下搅拌30-60min，冷却至室温，制备得到聚合物高分子涂料；
所述基体氧化物涂层为纳米二氧化钛涂层；
所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm；
所述磨砂处理后，内表面的清洁度等级不低于Sa2.5级；
所述增强黏附层厚度为30-90μm，基体氧化物涂层厚度为15-30μm，纳米陶瓷涂层的厚度为5-15μm；
所述应用包括以下步骤：
1)对内表面先经过酸处理和磨砂处理，随后用去离子水清洗，并烘干：
2)将聚合物高分子涂料加热至90-100℃，均匀的喷涂在内表面上，形成增强黏附层；
3)在增强黏附层温度55-65℃时，将基体氧化物涂料，在氮气保护下，均匀的喷涂在增强黏附层上，形成基体氧化物涂层；
4)将纳米陶瓷涂料加热至75-85℃，均匀的喷涂在基体氧化物涂层上，形成纳米陶瓷涂层。
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