一种自泳涂料及提高自泳涂层性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种自泳涂料及利用该自泳涂料进行涂装以提高自泳涂层性能的方法，本发明专利技术自泳涂料为添加了副反应抑制剂的丙烯酸类自泳涂料，所述副反应抑制剂的含量为0.01～0.3wt％；本发明专利技术在自泳漆配方中加入副反应抑制剂作为协同增效剂，可以减少Fe

A kind of self swimming coating and the method to improve the performance of self swimming coating

【技术实现步骤摘要】
一种自泳涂料及提高自泳涂层性能的方法
本专利技术属于涂料领域，具体涉及一种自泳涂料及利用该自泳涂料进行涂装以提高自泳涂层性能的方法。
技术介绍
表面粗糙度是评定材料表面质量的主要参数之一。常用于金属表面粗糙度评价的参数主要是Ra、Rz和Ry。其中轮廓算术平均偏差Ra是指在取样长度内轮廓偏距绝对值的算术平均值。为避免误解，涂装行业常采用经验公式：Rz＝Ra×(4～6)。在本专利技术中若非特别指出，所用的粗糙度参数均为Ra。李异等[1]指出：“镀(涂)层与基体的结合主要决定于两者之间的界面接触所产生的附着力，其中包括机械结合力、物理吸附的范德华力、化学吸附的共价键力以及晶粒间的扩散结合力等。镀(涂)层与基体间的结合可能是一种以上的多种附着力共同作用的结果。不同的涂饰方法其结合力的作用是不同的。当金属表面进行金属热喷涂时，涂层与基体之间的结合力主要是机械力。因此，在喷涂前要除油除锈干净，表面不必太光滑，要稍加粗化，以增大喷涂金属与基体的接触面，并增加喷涂材料与基体表面的嵌合作用，以增加喷涂层与基体之间的附着力。相反，如果镀(涂)层与基体材料之间结合所依靠的附着力主要是化学吸附及扩散，则基体表面必须整平光滑，使镀(涂)层材料尽量贴近基体表面，才能发挥化学键力的最大作用，形成最好的结合状态。”可以获得化学键结合的表面工程技术主要有物理和化学气相沉积技术、离子注入技术、热扩渗技术、化学转化膜技术、阳极氧化和化学氧化技术等[2]。然而，由于基体/涂层体系多种多样，也有一些涂层与基体的结合力并不符合上述规律。例如：环氧富锌漆与钢铁的结合一般为机械物理结合，而无机富锌漆与钢铁的结合为化学键结合，然而环氧富锌底漆的表面粗糙度要求一般为Rz30～75μm，而对于无机富锌底漆通常要求更高的表面粗糙度，一般为Rz50～80μm。王春明[3]、高立军等[4]的研究表明，冷轧钢板的表面粗化对于形成致密的磷化膜非常有利，因而提高了磷化膜的耐腐蚀性能。陈义庆等[5]指出，当冷轧钢板表面粗糙度Ra从0.55μm增大至0.75～0.95μm时，提高了后续涂层的耐蚀性。王浩伟等[6]指出，当硅烷环氧杂化树脂涂层喷涂厚度为30μm时，将铝合金基体表面粗糙度控制在Ra＝4.75μm左右，可保证涂层有好的附着性(硅烷环氧杂化树脂涂层含有大量硅烷偶联剂，使得化学键结合在涂层与基体的结合中占有很大比重)。自沉积涂料是一种新型的特种乳胶漆，其基本原理是依靠胶体在整个成膜体系与基体表面之间的失稳，从而使成膜物质迅速凝结在金属表面形成涂层。自沉积涂料不需要化学预处理，成本低，无边缘效应，无有机溶剂和重金属污染。在一般有机涂层的情况下，与喷砂表面相比，许多研究显示在光滑表面上施加的涂层的耐腐蚀性较小。然而，一般的有机涂层和基体的结合是机械物理结合，而自沉积涂层和基体的结合是化学键结合，因此粗糙度对自沉积涂层的影响与普通涂层有很大不同。金属基体表面粗糙度是影响自泳涂层形成和性能的重要因素之一。然而，当前的自泳涂料的研究与应用忽视了金属表面粗糙度对自泳涂层性能的影响，这导致了自泳涂层的防腐蚀性能不足。抛光是金属处理中的一种常见方法，例如，CN104668172A(气弹簧涂装工艺方法)提到“对工件表面进行抛光和喷砂除锈处理”，以及WO2003020447-A2(Autodepositioncoatingforformingcoatingonelectrochemicallyactivemetalsubstrate,compriseswithdrawingsubstrateatpresetratewithoutperformingrinsing)和US2004040858-A1(Autodepositioncoatingprocessforformingcoatingonelectrochemicallyactivemetalsubstrate,comprisesdippingsubstrateinacidicbath,withnorinsingstep,andsubstratewithdrawalrateislessthandrainagerate)都提到基体材料包括铁、冷轧钢、抛光钢、精选钢、热轧钢。值得注意的是，这些专利都没有对抛光做出进一步的说明，例如抛光的程度(粗糙度)和方法(机械抛光、化学抛光和电化学抛光)等。自泳成膜涉及的反应方程式如下：金属铁溶解：2FeF3+Fe→3Fe2++6F-(主反应)(1)析氢：2HF+Fe→Fe2++H2↑+2F-(副反应)(2)乳胶粒子沉积：Fe2++阴离子乳胶/颜料→Fe(乳胶粒子/颜料)(3)Fe2+氧化：2Fe2++H2O2+2HF→2Fe3++2H2O+2F-(4)Fe3+络合：2Fe3++6F-→2FeF3(5)根据本专利技术后面对实施例和对比例的实验和理论分析可知，除了控制一定的粗糙度外，抑制副反应(2)是提高自泳涂层性能的关键因素，而抑制副反应就要用到副反应抑制剂。同时，根据自泳成膜涉及的反应方程式可知，副反应的净结果是Fe2+和H2的生成。Fe2+的生成导致HF和H2O2(反应(4))的消耗和Fe3+的积累(F-减少，被络合的Fe3+减少，见反应(5))，进一步导致自泳漆不稳定。综上所述，在自泳漆中加入副反应抑制剂具有抑制氢气和酸雾生成、稳定HF和H2O2以及提高涂层性能的作用。减缓氢氟酸腐蚀的药剂主要用于氢氟酸/盐酸混合酸的油气井酸化、氢氟酸酸洗金属设备除垢及金属表面处理等工艺中，抑制氢氟酸溶液对金属的腐蚀及氢渗透等，其浓度一般为0.1～1wt％。本专利技术采用副反应抑制剂的目的与上述3种常规应用不同，因此对副反应抑制剂的要求也与常规应用不同。本专利技术不追求减缓金属基体的腐蚀速度，因为副反应抑制剂只是降低副反应的反应速度而不能降低主反应(1)的反应速度，不能对自泳漆的稳定性及其涂层性能产生不利影响。因此，为了避免对自泳漆及其涂层的不利影响，本专利技术的副反应抑制剂使用量为0.01～0.3wt％。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种自泳涂料及提高自泳涂层防腐蚀性能的方法。本专利技术在自泳漆配方中加入副反应抑制剂作为协同增效剂，可以减少Fe2+和H2的生成以及HF和H2O2的消耗，进而具有抑制酸雾和提高涂层性能的作用。本专利技术自泳涂装的工艺流程如下：机械打磨→预脱脂→脱脂→水洗→纯水洗→自泳→水洗→烘干。当金属表面油污严重时，还需在机械打磨前加一道简易脱脂程序。在常规自泳涂装工艺之前采用机械打磨，在金属表面产生较低的粗糙度，之后形成的自沉积涂层的耐蚀性较未打磨有所提高。本专利技术的技术方案如下：一种自泳涂料，所述自泳涂料为添加了副反应抑制剂的丙烯酸类自泳涂料，所述副反应抑制剂的含量为0.01～0.3wt％；本专利技术自泳涂料的工艺参数控制为：氧化还原电位300～450mV(常温下，相对于饱和甘汞电极)、pH值2.5～5.0、固体份3.5％～15％(质量比)；所述副反应抑制剂选自：苯并三唑、硫脲、2-硫醇基苯并噻唑、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自泳涂料，其特征在于，所述自泳涂料为添加了副反应抑制剂的丙烯酸类自泳涂料，所述副反应抑制剂的含量为0.01wt％～0.3wt％；/n所述自泳涂料的工艺参数控制为：氧化还原电位300～450mV、pH值2.5～5.0、固体份3.5wt％～15wt％；/n所述副反应抑制剂选自：苯并三唑、硫脲、2-硫醇基苯并噻唑、乌洛托品、钼酸铵、植酸、磺化木质素、苯并三氮唑、氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸钠、乙二胺四甲叉膦酸钠、琉基苯并噻唑中的任一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种自泳涂料，其特征在于，所述自泳涂料为添加了副反应抑制剂的丙烯酸类自泳涂料，所述副反应抑制剂的含量为0.01wt％～0.3wt％；
所述自泳涂料的工艺参数控制为：氧化还原电位300～450mV、pH值2.5～5.0、固体份3.5wt％～15wt％；
所述副反应抑制剂选自：苯并三唑、硫脲、2-硫醇基苯并噻唑、乌洛托品、钼酸铵、植酸、磺化木质素、苯并三氮唑、氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸钠、乙二胺四甲叉膦酸钠、琉基苯并噻唑中的任一种或多种。


2.利用权利要求1所述自泳涂料制备自泳涂层的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢德明，朱明，黄锴，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33