一种水性无铬锌铝涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水性无铬锌铝涂料及其制备方法和应用，属于涂料领域。按重量份计，所述涂料由以下组分组成：成膜物30～40份、金属粉30～40份、自润滑填料5～10份、润湿剂3～6份、分散剂0.2～0.8份、缓蚀剂1～3份、增稠剂0.2～0.6份，消泡剂0.2～0.6份，水10～20份；其中，所述成膜物为自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的混合物。该涂料用于紧固件防腐，可常温固化，对材料的力学性能无影响，且固化后形成的涂层具有自润滑功能，装配过程中涂层不会磨损破坏，具有优异的防腐蚀性能，满足环保要求。

【技术实现步骤摘要】
一种水性无铬锌铝涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及涂料领域，特别涉及一种水性无铬锌铝涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
出口铁路车辆紧固件防腐蚀性能较差，经海洋运输至外方交付场地时，普遍出现紧固件锈蚀现象，部分紧固件锈蚀严重，影响出口铁路车辆外观和防护能力，并影响出口产品质量兴誉。紧固件锈蚀问题目前已成为影响包括出口车辆在内的各型铁路车辆外观质量和整体防护性能的重要因素之一。紧固件的防腐能力差，是国内、外各行业共同面对的问题。随着防腐技术的不断进步，达克罗(锌铬涂料)技术的应用可大幅提高紧固件的防腐综合性能。达克罗涂料(锌铬涂料)具有高耐蚀性、高附着性、耐高温性、无氢脆等优良特点，但是，根据国家环保法规相关规定，我国在2014年1月1日之后已逐渐禁止使用六价铬，而目前国内达可罗工艺主要采用的是六价铬钝化工艺。为适应国家环保要求，国内外公司研制开发了多种无铬锌铝涂料产品，如GEOMET、DEITAMKS、MAGNi、ZiNTEK等，其中水性、无铬、环境友好型GEOMET为主流产品，应用较广泛。但这类无铬锌铝涂料产品均需200～300℃的高温烘烤固化20～40分钟，此过程会影响紧固件金属的热处理状态，使紧固件的力学性能有所下降。同时该类涂料较薄，螺纹类的紧固件在装配过程中，涂料极易磨损破坏，而导致涂料的防护效果降低或丧失。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有优异防腐蚀性能的水性无铬锌铝涂料及其制备方法和应用，该涂料可常温固化，且固化后形成的涂层具有自润滑功能，装配过程中涂层不会磨损破坏。一方面，为实现上述目的，本专利技术提供了一种水性无铬锌铝涂料，按重量份计，所述涂料由以下组分组成：成膜物30～40份、金属粉30～40份、自润滑填料5～10份、润湿剂3～6份、分散剂0.2～0.8份、缓蚀剂1～3份、增稠剂0.2～0.6份，消泡剂0.2～0.6份，水10～20份；其中，所述成膜物为自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的混合物。进一步地，所述自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的重量比为15～20:1，优选为19:1。进一步地，所述自交联丙烯酸酯乳液为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯及丙烯酸四种单体的共聚物，所述自交联丙烯酸酯乳液采用双丙酮丙烯酰胺与己二酸己二酰肼自交联体系。进一步地，所述金属粉由质量比为1～5:1的鳞片状锌粉和铝粉组成。进一步地，所述自润滑填料为聚四氟乙烯粉末。进一步地，所述润湿剂为聚乙二醇200；所述分散剂为非离子表面活性剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。进一步地，所述缓蚀剂为钼酸钠；所述增稠剂为羟乙基纤维素。另一方面，本专利技术提供了上述水性无铬锌铝涂料的制备方法，包括：将金属粉与自润滑填料混合搅拌均匀，加入分散剂和润湿剂，搅拌均匀得到混合物A；其中，所述金属粉、自润滑填料、分散剂和润湿剂的重量份分别为30～40份、5～10份、0.2～0.8份、3～6份；将缓蚀剂、消泡剂和增稠剂与水混合均匀得到溶液B；其中，所述缓蚀剂、消泡剂和增稠剂和水的重量份分别为1～3份、0.2～0.6份、0.2～0.6份、10～20份；将成膜物与所述溶液B、所述混合物A混合，分散搅拌均匀，即得到所述水性无铬锌铝涂料；其中，所述成膜物的重量份为30～40份。另一方面，本专利技术提供了一种上述水性无铬锌铝涂料在紧固件防腐蚀中的应用。进一步地，在所述紧固件的基体表面涂覆所述水性无铬锌铝涂料，涂覆量为200mg/dm2～380mg/dm2，涂覆厚度为5μm～12μm。本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、本申请实施例提供的水性无铬锌铝涂料，可常温固化交联，避免了高温固化使材料力学性能下降的问题；固化后形成的涂层具有自润滑功能，有效避免了装配过程涂层磨损而降低或丧失防腐效果的问题；同时通过其它各组分间的协同作用，具有优异的防腐蚀性能，其耐盐雾性能达到750h，耐水试验达到240h，耐湿热性能达到360h，且该涂料不含Cr6+有害物，满足环保要求。2、本申请实施例提供的水性无铬锌铝涂料的制备方法，工艺简单，无需特殊设备。附图说明图1是本申请实施例中水性无铬锌铝涂料的制备方法流程图。具体实施方式本申请实施例提供一种水性无铬锌铝涂料及其制备方法和应用，该涂料可常温固化，且固化后形成的涂层具有自润滑功能，装配过程中涂层不会磨损破坏，该涂料符合环保要求且防腐蚀性能优异。为实现上述目的，本申请实施例总体思路如下：本申请提供了一种水性无铬锌铝涂料，按重量份计，所述涂料由以下组分组成：成膜物30～40份、金属粉30～40份、自润滑填料5～10份、润湿剂3～6份、分散剂0.2～0.8份、缓蚀剂1～3份、增稠剂0.2～0.6份，消泡剂0.2～0.6份，水10～20份；其中，所述成膜物为自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的混合物。本申请通过使用自交联丙烯酸酯乳液和纳米硅溶胶的混合物为成膜物，实现常温固化交联，避免了高温固化使材料力学性能下降的问题；同时添加自润滑填料在涂料成膜过程中富积在涂层表面，使涂层摩擦系数降低，有效避免涂层磨损而降低或丧失防腐效果的问题；同时通过其它各组分间的协同作用，获得了优异的防腐蚀性能，且该涂料不含Cr6+有害物，满足环保要求。为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。一方面，为实现上述目的，本申请实施例提供了一种水性无铬锌铝涂料，按重量份计，所述涂料由以下组分组成：成膜物30～40份、金属粉30～40份、自润滑填料5～10份、润湿剂3～6份、分散剂0.2～0.8份、缓蚀剂1～3份、增稠剂0.2～0.6份，消泡剂0.2～0.6份，水10～20份；其中，所述成膜物为自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的混合物。本实施例中，所述自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的重量比为15～20:1。通过添加少量纳米硅溶胶可提高涂层的硬度和耐水性，但其用量过多会影响成膜性能，因此确定自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的重量比为15～20:1，优选为19:1。优选的，所述自交联丙烯酸酯乳液的固含量为45％，所述纳米硅溶胶的固含量为40％，此固含量具有良好的分散稳定性。本实施例中，所述自交联丙烯酸酯乳液为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯及丙烯酸四种单体的共聚物，所述自交联丙烯酸酯乳液采用双丙酮丙烯酰胺(DAAM)与己二酸己二酰肼(ADH)自交联体系。具体而言，所述自交联丙烯酸酯乳液通过以下方法制备：将核层丙烯酸单体与乳化剂、去离子水在40℃下高速搅拌，制成核层预乳液(I)；将壳层单体(甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯及丙烯酸丁酯)和自交联功能单体DAAM与一定量的乳化剂和去离子水在40℃下高速搅拌，制成壳层预乳液(II)；取1/3预乳液(I)加入反应釜中，升温至80℃，同时滴加引发剂和剩余预乳液(I)，加完后保温1h，再升温至85℃保温1h；然后降温至80℃，同时滴加引发剂和预乳液(II)，加完后保温1h，再升温至85℃保温1h；反应结束后降至室温，用氨水调节pH值至8，加入交联剂ADH，充分搅拌均匀，即得到核本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性无铬锌铝涂料，其特征在于，按重量份计，所述涂料由以下组分组成：成膜物30～40份、金属粉30～40份、自润滑填料5～10份、润湿剂3～6份、分散剂0.2～0.8份、缓蚀剂1～3份、增稠剂0.2～0.6份，消泡剂0.2～0.6份，水10～20份；其中，所述成膜物为自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种水性无铬锌铝涂料，其特征在于，按重量份计，所述涂料由以下组分组成：成膜物30～40份、金属粉30～40份、自润滑填料5～10份、润湿剂3～6份、分散剂0.2～0.8份、缓蚀剂1～3份、增稠剂0.2～0.6份，消泡剂0.2～0.6份，水10～20份；其中，所述成膜物为自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的混合物。2.如权利要求1所述的水性无铬锌铝涂料，其特征在于，所述自交联丙烯酸酯乳液与纳米硅溶胶的重量比为15～20:1，优选为19:1。3.如权利要求1或2所述的水性无铬锌铝涂料，其特征在于，所述自交联丙烯酸酯乳液为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯及丙烯酸四种单体的共聚物，所述自交联丙烯酸酯乳液采用双丙酮丙烯酰胺与己二酸己二酰肼自交联体系。4.如权利要求1所述的水性无铬锌铝涂料，其特征在于，所述金属粉由质量比为1～5:1的鳞片状锌粉和铝粉组成。5.如权利要求1所述的水性无铬锌铝涂料，其特征在于，所述自润滑填料为聚四氟乙烯粉末。6.如权利要求1所述的水性无铬锌铝涂料，其特征在于，所述润湿剂为聚乙二醇200；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶加法，周增光，汪洋，陈文兴，陈强，肖艳，徐达怡，姚凌云，刘军祥，
申请(专利权)人：中车长江车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42