一种钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。该水性带锈自润滑涂料由水性自润滑分散体、常温自交联单组份水性环氧、复合带锈转化剂、三聚磷酸铝、磷酸锌、绢云母、消泡剂、润湿剂、流平剂、去离子水和pH调节剂等组分组成；其中：所述水性自润滑分散体由聚乙烯蜡水性分散体和聚四氟乙烯蜡分散体复配得到。本发明专利技术针对被腐蚀的钢材表面制备出一种水性带锈防腐涂料，同时添加一定比例润滑性能优良的水性分散体，赋予其特定的润滑性能。将本发明专利技术涂覆于钢材表面，能带锈转化形成一层致密的涂层，经检测该涂层具有良好的自润滑效果。

【技术实现步骤摘要】
一种钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料及其制备方法
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料及其制备方法。
技术介绍
钢铁腐蚀，每年给社会带来巨大的经济损失，为了防止钢铁腐蚀，人们专利技术了很多方法用于钢结构的防腐，在众多的防腐方法中，涂装涂料最为经济简单可行，专利CN102838914A和CN104046149A提供一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，利用丹宁酸与铁离子生成稳定的络合物，增强涂层的附着力，从而抑制锈层的生长。该类涂料有很好的防腐效果，但形成的涂层表面粗糙，摩擦系数大，因此此类涂料并不适用于导轨、传动装置或转动装置表面的防腐。对于很多要求低摩擦系数的场合，例如导轨、传动装置、转动装置等。最常用的防腐和减摩方法是在其表面涂覆润滑油或润滑脂。但润滑油、润滑脂会造成环境污染，并且应用范围有限。在高低温、失重条件下几乎不能使用。虽然近年来相关润滑剂的制备有很大的发展，能有效的降低摩擦系数且相对安全环保，例如专利CN103602362A介绍一种二硫化亚铁—石墨烯复合纳米润滑剂的制备方法，专利CN101914409A介绍一种耐高温润滑剂的制备方法。但是能有效作用于易生锈或已生锈设备上的润滑剂并不多。自润滑涂料在很多领域均有应用，如自润滑轴承、活塞式发动机中的汽衬套等，很大程度上解决了润滑油、润滑脂不能解决或根本不能使用的场合。现有技术中，自润滑涂料通常由耐磨添加剂、粘接剂、固体润滑剂及颜填料组成，其使用时将涂料涂覆于金属底材上烧结固化后就形成了特殊的润滑涂层。专利CN102277082A提供一种自润滑烧结涂料以及涂覆方法。虽然其有良好的耐磨性，但其应用领域窄，并且施工方法复杂。在有些传动部位或转动部位易被腐蚀生锈，导致摩擦力增大，例如锁孔，轴承等，传统的润滑油脂不能根本解决这一问题，并且还会造成环境污染。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术设计了一种钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料，目的是同时解决钢铁表面的疏水防锈和减摩降噪，以期在已经生锈的工作界面无需多余的前处理，带锈转化形成致密的涂层，涂层具有良好的自润滑和防腐性能。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案。一种钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料，该涂料由以下重量份组分组成：所述的水性自润滑分散体为36～43份聚乙烯蜡水性分散液和57～64份聚四氟乙烯水性分散液的复配物。所述复合带锈转化剂为4.5～5.5份单宁酸与1.5～0.5份的焦性没食子酸溶于10～15份的水中，再向其中滴加0.5～1份的乙醇溶液中制得。所述消泡剂为磷酸三丁酯或聚醚改性硅。所述润湿剂为TegoWetKL245或BYK-346。所述流平剂为异佛尔酮和二丙酮醇按质量比1:1的混合液。所述pH调节剂选用甲酸和水杨酸中的一种或混合液。所述水性自润滑分散体中的聚乙烯蜡水性分散液是通过以下步骤予以制备的：a.称取61～69份水于带有搅拌装置的四口烧瓶中；b.称取0.01～0.05份N,N-二乙基苯胺和0.1～0.2份过氧化苯甲酰溶入4～6份二甲苯中；c.将步骤b中的产物投入到步骤a中的四口烧瓶中，再向其中分别加入3～4份丙烯酸和18～24份的聚乙烯蜡粉末，升温至50～55℃，通N2溶胀80～100min，再升温至预定反应温度85～87℃，反应1.5～2h后，再向其中加入1.8～2.4份十二烷基硫酸钠和0.3～0.6份吐温80，升温至98～102℃，乳化35～40min，自然冷却至45℃出料，即制得聚乙烯蜡水性分散液。所述水性自润滑分散体中的聚四氟乙烯水性分散液是通过以下步骤予以制备的：向聚合釜中加入72～77份的高纯水、0.5～0.75份的分散剂全氟辛酸铵和0.015～0.03份的引发剂过氧化苯甲酰，关闭聚合釜，开启搅拌，转速调为80～100rpm，在压力为1.5～1.6MPa，温度控制为17～21℃下进行真空实验和保压实验，合格后向其中通入高纯氮气，在聚合过程中以连续补加的方式加入21～25份的四氟乙烯，维持聚合压力恒定6～7h后，停止加料和搅拌，用N2排除未反应的单体，即得到聚四氟乙烯水性分散液。本专利技术同时提供了上述钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料的制备方法，具体包括如下步骤：(1)水性环氧固化剂的制备：a、称取37～42份的芳香多胺和33～38份的丁二醇乙醚，将其加入三口烧瓶中，水浴加热至58～62℃，以150～200rpm的速度搅拌1～1.5h后，再向其中滴加0.5～0.7份的草酸，得溶液A备用；b、称取73～78份酚醛环氧树脂和4～7份丁二醇乙醚投入另一三口烧瓶中，水浴加热到85℃，以150～200rpm的转速搅拌，待酚醛环氧树脂完全溶解后，加入14.6～19.5份三乙醇胺，反应2～3h，加0.6～0.9份的草酸，得溶液B备用；c、称取2～3份月桂基缩水甘油醚、50～55份的步骤a中所制得的溶液A于250ml的三口烧瓶中，再向其中加入22～27份步骤b中所制得的溶液B，以200～400rpm的转速搅拌并水浴加热到85℃反应3～4h，得到芳香多胺酚醛环氧树脂；d、称取81～87份步骤c中所制得的芳香多胺酚醛环氧树脂在转速1500～1800rpm下搅拌，加13～17份水进行相反转3～5h后即制得水性环氧固化剂。(2)常温自交联水性环氧的制备：称取0.5～0.8份的甲酸于带有搅拌装置的三口烧瓶中，转速调至50～75rpm，在边搅拌的状态下加入16～21份上述步骤(1)制得的水性环氧固化剂，10分钟后向其中加入75～83份水性环氧树脂，继续搅拌30min，制得的常温自交联水性环氧备用。(3)水性自润滑分散体的制备：称取36～43份聚乙烯蜡水性分散液和57～64份聚四氟乙烯水性分散液，在磁力搅拌器中搅拌1.5h，得水性自润滑分散体备用。(4)复合带锈转化剂的制备：称取4.5～5.5份单宁酸溶于2～4份的乙醇溶液中，再向其中加入1.5～0.5份的焦性没食子酸，磁力搅拌0.5h，得复合带锈转化剂备用。(5)称取25～35份去离子水，磁力搅拌，向其中分别加入4～6份三聚磷酸铝，3～5份磷酸锌，3～4份绢云母和11～15份上述步骤(4)所制得的复合带锈转化剂，再将其置于XQM～6行星球磨机中，公转速度调至140rpm，自转速度调至460rpm，研磨6h得原料备用。(6)称取上述步骤(5)中所制得的原料46～65份于带有搅拌装置的三口烧瓶中，转速调至50rpm，分别缓慢向其中加入1～1.5份消泡剂、0.1～0.2份润湿剂、0.1～0.3份流平剂和20～25份上述步骤(3)所制得的水性自润滑分散体，将转速调至150rpm，搅拌30min后再向其中加入20～29份步骤(2)制得的常温自交联水性环氧；继续搅拌1.5h后，再向其中加入1～4份pH调节剂，将涂料的pH调至3～5，即得目标产物。本专利技术的科学原理：本专利技术是以聚乙烯蜡粉末为原料、N,N-二乙基苯胺为乳化剂，采用加热N2隔绝空气的方法制备水性聚乙烯蜡水性分散液；以四氟乙烯为原料，全氟辛酸铵分散剂，过氧化苯甲酰为引发剂，在压力为1.5～1.6MPa，温度为17～21℃的条件下采取分散聚合，通N2制备聚四氟乙烯水性分散液。通过按比例复配聚乙烯蜡水性分散液和聚四氟乙烯水性分散液制备出水性自润滑分散体赋予涂料优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料，其特征在于，该涂料由以下重量份组分组成：

【技术特征摘要】
1.一种钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料，其特征在于，该涂料由以下重量份组分组成：所述的水性自润滑分散体为36～43份聚乙烯蜡水性分散液和57～64份聚四氟乙烯水性分散液的复配物；所述复合带锈转化剂为4.5～5.5份单宁酸与1.5～0.5份的焦性没食子酸溶于10～15份的水中，再向其中滴加0.5～1份的乙醇溶液中制得；所述消泡剂为磷酸三丁酯或聚醚改性硅；所述润湿剂为TegoWetKL245或BYK-346；所述流平剂为异佛尔酮和二丙酮醇按质量比1:1的混合液；所述pH调节剂选用甲酸和水杨酸中的一种或混合液。2.如权利要求1所述的钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料，其特征在于，所述水性自润滑分散体中的聚乙烯蜡水性分散液是通过以下步骤予以制备的：a.称取61～69份水于带有搅拌装置的四口烧瓶中；b.称取0.01～0.05份N,N-二乙基苯胺和0.1～0.2份过氧化苯甲酰溶入4～6份二甲苯中；c.将步骤b中的产物投入到步骤a中的四口烧瓶中，再向其中分别加入3～4份丙烯酸和18～24份的聚乙烯蜡粉末，升温至50～55℃，通N2溶胀80～100min，再升温至预定反应温度85～87℃，反应1.5～2h后，再向其中加入1.8～2.4份十二烷基硫酸钠和0.3～0.6份吐温80，升温至98～102℃，乳化35～40min，自然冷却至45℃出料，即制得聚乙烯蜡水性分散液。3.如权利要求1所述的钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料，其特征在于，所述水性自润滑分散体中的聚四氟乙烯水性分散液是通过以下步骤予以制备的：向聚合釜中加入72～77份的高纯水、0.5～0.75份的分散剂全氟辛酸铵和0.015～0.03份的引发剂过氧化苯甲酰，关闭聚合釜，开启搅拌，转速调为80～100rpm，在压力为1.5～1.6MPa，温度控制为17～21℃下进行真空实验和保压实验，合格后向其中通入高纯氮气，在聚合过程中以连续补加的方式加入21～25份的四氟乙烯，维持聚合压力恒定6～7h后，停止加料和搅拌，用N2排除未反应的单体，即得到聚四氟乙烯水性分散液。4.一种如权利要求1所述的钢铁表面轻载用水性带锈自润滑涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)水性环氧固化剂的制备：a、称取37～42份的芳香多胺和33～38份的丁二醇乙醚，将其加入三口烧瓶中，水浴加热至58～62℃，以150～200rpm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田雪梅，田闽，乔红斌，李龙娥，吴胜华，古绪鹏，陈国昌，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34