一种磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂及其制备方法，原料按重量份计：转锈剂55.1~71.4份、胶凝材料激发剂33.1~42.8份、粉煤灰50.3~64.9份、苯乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属表面防锈涂装
，具体涉及一种磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的发展，钢铁的防腐蚀研究越来越引起人们的重视。据统计，全球每年因钢铁的腐蚀而造成的经济损失约占全球GDP的4%。建筑、船舶、化工、冶金、能源等领域中的金属构件及设备，长期处在易腐蚀的恶劣环境中，其年腐蚀深度1~2mm，局部位置深度可达3mm以上。中国每年约有25%的钢材因遭腐蚀而失效，其中约10%成为铁锈而报废。因此，研究一种长期、高效、稳定的金属防锈技术是当前亟待克服的研究重点。
[0003]涂料防锈是金属防锈的重要途径之一，传统的防锈涂料技术需要对待涂饰的金属表面进行打磨及喷砂处理，喷砂处理等级应达到国家标准GB/T 8923.1
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2011《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》所要求的Sa2.5级，不仅耗时、耗力、降低了生产效率，而且提高了施工成本，处理的锈尘还会危害人体健康。在实际施工过程中，处于海洋环境的金属难以进行表面打磨或喷砂预处理，无法达到标准Sa2.5级除锈要求，涂装质量亦无法保证。因此，一种可以省去钢铁表面处理工艺的防锈涂料应运而生，即为铁锈转化剂。
[0004]目前，常用的铁锈转化剂为转化型铁锈转化剂，其包含的转锈剂可与铁锈反应生成惰性物质，惰性物质填充在漆膜中，保护金属基体不受外部环境侵蚀，进一步起到防锈的作用。铁锈转化剂可以在短时间内将铁锈转化并生成稳定的物质，可以用于铁锈稍厚的钢铁表面的防护，虽然具有一定的效果，但还存在着诸多问题：（1）传统铁锈转化剂普遍存在附着力与硬度不足的缺陷，在外力与其它不利环境因素下，涂层作用时间将受到极大影响，导致需要使用铁锈转化剂对金属进行定期涂装，工作量增多，短期的除锈防锈处理对实际工程运作所发挥的作用具有较大局限性。
[0005]（2）目前，常用转锈剂的主要成分有单宁酸或磷酸等。采用磷酸时，铁锈转化剂耐水性较差，涂膜遇水易泛白、粉化，且稳定性较差；采用单宁酸时，铁锈转化剂普遍具有需要较为平整的金属锈蚀表面的缺点。因此，研究克服以上二种转锈剂缺陷的新型铁锈转化剂具有重要意义。
[0006]（3）铁锈转化剂中常采用铬、铅系复合防锈颜料与转锈剂协同作用，实现防锈目的，但其具有一定的毒性，容易对人体健康造成危害，污染环境。故应采用无毒、对环境无害的防锈颜料来取代铬、铅系复合防锈颜料，使浆料更加绿色环保。
[0007]因此，为了提高铁锈转化剂的防锈性、硬度、附着力、铁锈转化能力与耐久性等性能，设计一种磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂及其制备方法对提高金属应用领域工程工作效率及铁锈转化剂的应用与推广具有重要的意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂及其制备方法，显
著提升了铁锈转化剂的防锈性、硬度、附着力、铁锈转化能力与耐久性等性能，对铁锈转化剂的推广及应用起到了积极的促进作用。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂，所述铁锈转化剂按重量份的原料配比为：转锈剂55.1~71.4份、胶凝材料激发剂33.1~42.8份、粉煤灰50.3~64.9份、苯乙烯
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丙烯酸酯乳液91.5~103份、无水乙醇36.2~48.3份、去离子水50.5~62.9份；所述转锈剂包括羟基亚乙基二膦酸17.9~25.1份、三聚磷酸铝37.2~46.3份；所述胶凝材料激发剂为磷酸。
[0010]所述磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂的制备方法，按如下步骤进行：步骤一：A组分的配制；在烧杯中加入去离子水，然后采用磁力搅拌器以500~530r/min的转速搅拌并加入羟基亚乙基二膦酸，同时以6.0~6.8℃/min的升温速率将溶液升温至43
±
3℃，持续保温搅拌15~25min，即得A组分；步骤二：B组分的配制；在烧杯中加入无水乙醇，在以400~450r/min的转速搅拌的同时加入三聚磷酸铝，加入速度控制为41.3~54.7g/min，得到B组分；步骤三：C组分的配制：将B组分注入A组分，并以500~600r/min的转速搅拌均匀，然后依次加入磷酸与粉煤灰，同时以31~38℃/min的升温速率加热至45~50℃，持续保温搅拌15~30min，即得C组分；步骤四：制备铁锈转化剂：将C组分与苯乙烯
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丙烯酸酯乳液混合并以650~700r/min的转速搅拌20min，即得到用于金属表面除锈防锈处理的磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂。
[0011]所述加入羟基亚乙基二膦酸的速度控制为35~48g/min。
[0012]所述加入磷酸与粉煤灰的速度分别控制为120~135mL/min与37~45g/min。
[0013]所述C组分与苯乙烯
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丙烯酸酯乳液混合搅拌是将C组分注入苯乙烯
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丙烯酸酯乳液中，然后以34~40℃/min的升温速率加热至55~64℃并搅拌20min；所述C组分注入苯乙烯
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丙烯酸酯乳液中的速度为55~72mL/min。
[0014]所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
[0015]与已有技术相比，本专利技术的有益效果为：1.本专利技术加入磷酸激发粉煤灰胶凝材料成分，在本专利技术所述的特定的粉煤灰与磷酸比例条件下，粉煤灰中Al2O3、Fe2O3等氧化物可在常温下与磷酸发生反应生成酸性磷酸盐。酸性磷酸盐具有可伸展的氢键，能够为相邻晶体表面的胶结提供坚固的内部结构，从而使其具备强胶凝性，正是由于酸式磷酸盐的存在才使得磷酸粉煤灰水泥具有很强的胶凝性质与较高的强度。因此，加入磷酸激发粉煤灰胶凝材料成分可以有效提高涂层粘结力、硬度及耐久性等性能。此外，磷酸还可以与铁锈中的铁离子与亚铁离子反应形成FePO4、Fe3(PO4)2磷酸盐保护膜，进一步提高除锈防锈效果。
[0016]2.本专利技术中羟基亚乙基二膦酸可通过物理、化学吸附的方式吸附在三聚磷酸铝颗粒上，产生的静电斥力可以阻止三聚磷酸铝在碰撞过程中解离的阴离子的吸附作用，使得颗粒不能吸附大量相同电荷的微晶，从而均匀分散在涂膜中。相较于羟基亚乙基二膦酸和三聚磷酸铝的单一应用，两者的微观协同复合作用更有效地提高了铁锈转化剂的除锈能力、防锈性与耐久性。
[0017]3. 本专利技术采用粉煤灰工业废渣作为铁锈转化剂成分，利用磷酸激发粉煤灰潜在
活性，显著提高涂料质量，有效利用了这类工业废渣。粉煤灰是我国工业固体废物中排放量最大的污染源，粉煤灰的存放不仅占用大量的土地资源，还会对大气、水源与土壤造成污染；本专利技术加入并充分利用粉煤灰工业废渣不仅关系到中国煤炭产业、电力工业及相关工业可持续发展问题，而且对保护环境、减少污染、实现循环经济具有重要意义。
[0018]4. 本专利技术采用无毒、对环境无害的三聚磷酸铝作为防锈颜料，替代具有毒性铬、铅系复合防锈颜料，从而避免对人体健康造成危本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸激发粉煤灰胶凝型铁锈转化剂，其特征在于：原料按重量份计：转锈剂55.1~71.4份、胶凝材料激发剂33.1~42.8份、粉煤灰50.3~64.9份、苯乙烯
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丙烯酸酯乳液91.5~103份、无水乙醇36.2~48.3份、去离子水50.5~62.9份；所述的转锈剂为羟基亚乙基二膦酸17.9~25.1份、三聚磷酸铝37.2~46.3份；所述的胶凝材料激发剂为磷酸。2.一种制备如权利要求1所述的铁锈转化剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）A组分的配制；在去离子水中加入羟基亚乙基二膦酸，40
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46℃保温搅拌15~25min，得到A组分；（2）B组分的配制；在无水乙醇中加入三聚磷酸铝，得到B组分；（3）C组分的配制：在A组分中加入B组分，依次加入磷酸与粉煤灰，45~50℃保温搅拌15~30min，得到C组分；（4）制备铁锈转化剂：在苯乙烯
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丙烯酸酯乳液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨政险，陈柏全，卢林，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：