一种钢铁表面重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重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聚合物乳液、极压抗磨润滑剂、复合带锈转化剂、消泡剂、分散剂、乳液稳定剂和防锈颜料等组分组成。其中所述水性聚合物乳液由丙烯酸树脂和环氧树脂在一定条件下接枝反应得到，所述的WS2经微胶囊化处理具有良好的分散稳定性和耐磨性。本发明专利技术水性带锈自润滑涂料，不含油、不含脂，几乎不含有机溶剂，对环境无害。本发明专利技术施工方便，无需打磨直接涂覆，应用前景广泛，可广泛应用于户外或者不适合做涂装前处理的生锈钢铁表面，转化得到的涂层具有优良的抗压、抗磨和良好的自润滑性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钢铁表面重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重载用水性带锈自润滑涂料及其制备方法。
技术介绍
每年由于钢铁腐蚀与磨损给社会带来巨大的经济损失，为了防止钢铁腐蚀与磨损破坏，在众多的防腐抗磨方法中，涂装涂料最为经济简单可行，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、重载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。并且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，传统的润滑油脂不能根本解决这一问题。关于重载条件下，有关防腐抗磨和润滑问题的涂料，相关文献和报道更是较少。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种钢铁表面重载用水性带锈自润滑涂料及其制备方法，以期能带锈转化形成致密的涂层，取代现有繁琐的固体润滑涂装处理工艺，且涂层能具有良好的抗压、抗磨损和自润滑性能。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案予以实现的。本专利技术一种钢铁表面重载用水性带锈自润滑涂料，该涂料由以下重量份组分组成：所述水性聚合物乳液为78～85份水性丙烯酸树脂与15～22份水性环氧树脂接枝聚合得到；所述消泡剂为乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚以及磷酸三丁酯中的一种或多种；所述乳液稳定剂为聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物；所述防锈颜料为磷酸锌铝、氧化铁红以及钛白粉中的一种或两种；所述复合带锈转化剂为3.5份单宁酸与1.2份焦性没食子酸复配得到；所述极压抗磨润滑剂为水、乙醇、六亚甲基四胺、水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒、偏硼酸钠和微胶囊化WS2按一定的质量比复配而成；其中：水38～45份、乙醇11～17份、六亚甲基四胺2～3份、水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒10～13份、偏硼酸钠21～25份、微胶囊化WS28～10份。所述的极压抗磨润滑剂中含有的水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒，由以下方法制得：(1)称取11～13份的FeSO4·7H2O、0.65～0.75份的异丙醇和1.1～1.3份的对苯丙二烯酸溶于47～55份的高纯水中，以转速为100～150rpm的转速搅拌至其溶解，得溶液A；(2)称取0.5～0.6份浓度为0.5mol·L-1KNO3溶液和26～29份的浓度为0.1mol·L-1KOH溶液，在N2保护下以转速为100～150rpm的转速搅拌0.5～1h，得溶液B；(3)在转速为650～850rpm的条件下，将溶液A缓慢加入到溶液B中，常温搅拌1～1.5h，得黑色的溶液C；然后将体系温度设置为87～95℃反应20～24h后,得到黑色均一的Fe3O4溶液；(4)将步骤(3)中所制得的Fe3O4溶液冷却至室温，在10000～13000rpm的条件下，离心30～40min，得Fe3O4颗粒，然后用超纯水分散Fe3O4颗粒，重复上述离心过程2～3次；再将所得的Fe3O4颗粒置于30℃下真空干燥1.5～2h，即制得水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒。所述的极压抗磨润滑剂中含有的微胶囊化WS2，由以下方法制得：(1)KH570改性WS2：将63～72份WS2粉末分散于25～34份无水乙醇中，加入2.5～3.5份的KH570，搅拌均匀后，超声分散0.5～1h，再在沸点处冷凝回流反应4～5h，冷却后，将其置于高速离心机中离心沉降5～8min，转速为3500～4500rpm；去除上层清液，再用无水乙醇对改性后的WS2清洗2～3次，离心，减压抽滤、洗涤，得KH570改性WS2；(2)原位合成PMMA二次处理WS2：称取37～43份上述KH570改性WS2与12～17份甲基丙烯酸甲酯和3～5份过氧化苯甲酰分散于41～55份二甲苯中，然后在沸点处冷凝回流反应5.5～6h，在转速为3500～4500rpm，时间为5～8min的条件下离心清洗2～3次，最后于110℃真空干燥6h以上，得到所需的复合颗粒：微胶囊化WS2。本专利技术同时提供了上述钢铁表面重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)水性聚合物乳液的制备：a、共溶剂的制备：称取2份正丁醇和1份乙二醇单丁醚磁力搅拌0.5h，得共溶剂备用；b、称取78～85份水性丙烯酸树脂、0.3～0.5份N,N’-二乙基哌嗪和1.8～5份的上述步骤a中所制得的共溶剂于带有冷凝回流装置、温度计和电动搅拌装置的四口烧瓶中，加热并搅拌升温到105℃左右，在1h内加入14～19份的环氧树脂；同时升温到125℃，再保温反应3～4h，然后降温到50℃，再向其中加入二甲基乙醇胺中和成盐，调节pH至7～8，反应1～1.5h，再将温度降至常温得到水性聚合物乳液备用。(2)极压抗磨润滑剂的制备：称取21～25份偏硼酸钠、12～17份微胶囊化WS2、2～3份六亚甲基四胺和10～13份水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒，将其置于XQM-6行星球磨机中，公转速度调至160～200rpm，自转速度调至450～550rpm，研磨4～5h得原料备用，再将其溶于38～45份水和6～9份乙醇中，超声分散3～4h，制得极压抗磨润滑剂备用。(3)称取步骤(1)制备的32～42份水性聚合物乳液，边搅拌边加入17～25份复合带锈转化剂、26～35份步骤(2)制备的极压抗磨润滑剂和3～12份防锈颜料，超声分散2～3h，再搅拌向其中添加0.2～1.8份乳液稳定剂，0.2～1.2份分散剂和0.2～0.6份消泡剂，最后超声分散1～2h，得到重载用水性带锈自润滑涂料。本专利技术的科学原理：通过水基分散的有机酸带锈转化，配合高分子树脂络合形成稳定带锈转化涂层，其中含有特殊工艺处理的极压抗磨润滑剂。该极压抗磨润滑剂中的WS2经KH550改性和PMMA原位合成二次处理，具有优异的极压耐磨和分散稳定性。极压抗磨润滑剂中的水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒利用对苯丙二烯酸的强配位能力与铁离子形成稳定的复合物，以减少溶液中自由铁离子的含量，从而使Fe3O4以快速成核慢速增长的方式形成水分散性优良的磁性纳米Fe3O4颗粒。通过水分散微胶囊化的WS2和水分散性能优良的磁性纳米Fe3O4颗粒制得具有优异极压抗磨性能的润滑剂。相对于现有技术，本专利技术具有以下技术效果：(1)本专利技术提供了一种重载用水性带锈自润滑涂料，不含油、不含脂，几乎不含有机溶剂，对环境无害。(2)本专利技术自主研发的极压抗磨润滑剂具有优良的抗压、耐磨性能，赋予涂层优良的抗压抗磨性能，并且具有很低的摩擦系数。(3)本专利技术施工方便，无需打磨(或仅需稍稍打磨将翘起的锈块去除即可)直接涂覆，应用前景广泛，可广泛应用于户外或者不适合做涂装前处理的生锈钢铁表面，转化得到的涂层具有优良的抗压、抗磨和良好的自润滑性能。具体实施方式以下结合具体实施例详述本专利技术，但本专利技术不局限于下述实施例。一、本专利技术重载用水性带锈自润滑涂料的制备实施例1(1)水性聚合物乳液的制备：a.成膜助剂的制备：称取2g正丁醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢铁表面重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】
1.一种钢铁表面重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：所述水性聚合物乳液为78～85份水性丙烯酸树脂与15～22份水性环氧树脂接枝聚合得到；所述消泡剂为乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚以及磷酸三丁酯中的一种或多种；所述乳液稳定剂为聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物；所述防锈颜料为磷酸锌铝、氧化铁红以及钛白粉中的一种或两种；所述复合带锈转化剂为3.5份单宁酸与1.2份焦性没食子酸复配得到；所述极压抗磨润滑剂为水、乙醇、六亚甲基四胺、水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒、偏硼酸钠和微胶囊化WS2按一定的质量比复配而成；其中：水38～45份、乙醇11～17份、六亚甲基四胺2～3份、水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒10～13份、偏硼酸钠21～25份、微胶囊化WS28～10份。2.如权利要求1所述的一种钢铁表面重载用水性带锈自润滑涂料，其特征在于，所述的极压抗磨润滑剂中含有的水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒，由以下方法制得：(1)称取11～13份的FeSO4·7H2O、0.65～0.75份的异丙醇和1.1～1.3份的对苯丙二烯酸溶于47～55份的高纯水中，以转速为100～150rpm的转速搅拌至其溶解，得溶液A；(2)称取0.5～0.6份浓度为0.5mol·L-1KNO3溶液和26～29份的浓度为0.1mol·L-1KOH溶液，在N2保护下以转速为100～150rpm的转速搅拌0.5～1h，得溶液B；(3)在转速为650～850rpm的条件下，将溶液A缓慢加入到溶液B中，常温搅拌1～1.5h，得黑色的溶液C；然后将体系温度设置为87～95℃反应20～24h后,得到黑色均一的Fe3O4溶液；(4)将步骤(3)中所制得的Fe3O4溶液冷却至室温，在10000～13000rpm的条件下，离心30～40min，得Fe3O4颗粒，然后用超纯水分散Fe3O4颗粒，重复上述离心过程2～3次；再将所得的Fe3O4颗粒置于30℃下真空干燥1.5～2h，即制得水分散型磁性纳米Fe3O4颗粒。3.如权利要求1所述的一种钢铁表面重载用水性带锈自润滑涂料，其特征在于，所述的极压抗磨润滑剂中含有的微胶囊化WS2，由以下方法制得：(1)KH570改性WS2：将63～72份WS2粉末分散于25～34份无水乙醇中，...

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