一种铁锈转化防水涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开一种铁锈转化防水涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将单宁酸加入水中，得到单宁酸水溶液；(2)将硬脂酸加入无水乙醇中，得到改性剂；(3)将带锈样品置于单宁酸水溶液中浸泡，随后取出清洗，冷风吹干；(4)调整单宁酸水溶液的pH值至8左右，再将带锈样品置于单宁酸水溶液中浸泡，浸泡完成后取出清洗干燥；(5)再将带锈样品浸入AgNO3溶液中，得到锈转化样品；(6)将锈转化样品放入改性剂中反应，反应完成后取出，置于空气中自然干燥，得到改性后的超疏水锈转化样品。本发明专利技术所制得超疏水涂层粗糙度均匀、疏水性优良，自清洁性能与机械性能良好，稳定性高，可有效抵御海洋环境中腐蚀性离子进入，大大增强了涂层的耐腐蚀性。大大增强了涂层的耐腐蚀性。大大增强了涂层的耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种铁锈转化防水涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及锈转化涂层制备领域，具体地说是涉及一种铁锈转化防水涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]海洋环境侵蚀下，原始涂层易剥落导致基体暴露，在复杂环境下裸露钢铁表面易被腐蚀。钢铁腐蚀危害轻则造成材料设施失效，重则可造成灾难性事故，甚至威胁到设施和人员的生命安全。因此，对于海工建筑的防腐问题己成为当今不可忽视的关键性课题之一。
[0003]基于海洋环境中的钢铁基材防腐措施中最便捷、经济的手段是选择涂层防护，而有效的涂层使用寿命必须依赖于良好的表面处理才能充分发挥涂料的防腐性能。然而，由于环境及条件的限制，针对现有被锈蚀钢铁表面的防护，现实中往往难以按除锈标准进行彻底的表面处理。通常处理后的基材仍带有不同程度的锈蚀物，且经常处于海洋中的高度潮湿的腐蚀环境中，这种基材表面上直接涂装普通涂料往往得不到预期防腐效果。所以，急需要一种可以在含锈表面进行带锈涂装的有效表面涂料。
[0004]铁锈转化剂能够将铁锈转化为保护膜层，和传统方法相比，使用铁锈转化剂更加方便、有效。目前，铁锈转化剂主要有磷酸、亚铁氰化钾等。磷酸型铁锈转化剂耐水性较差，而亚铁氰化钾与铁锈作用后可生成蓝色的亚铁氰酸盐(即普鲁士蓝)，但直接使用效果很差，一般只能用于喷砂后对局部未除尽的残锈作辅助处理。另外，这些含磷、氰化钾材料对环境会产生污染，所以，转化材料在注重提高防腐性能的同时，需更加关注其对环境的友好性。

技术实现思路

[0005]基于上述技术问题，本专利技术提出一种铁锈转化防水涂层的制备方法。
[0006]本专利技术所采用的技术解决方案是：
[0007]一种铁锈转化防水涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将单宁酸加入水中，搅拌溶解，得到单宁酸水溶液；
[0009](2)将硬脂酸加入无水乙醇中，搅拌溶解，得到改性剂；
[0010](3)将带锈样品置于单宁酸水溶液中第一次浸泡，浸泡完成后取出，用水清洗，冷风吹干；
[0011](4)用NaOH溶液调整单宁酸水溶液的pH值，再将步骤(3)处理后的带锈样品置于调整pH值后的单宁酸水溶液中第二次浸泡，浸泡完成后取出，用水清洗，在恒温箱中干燥；
[0012](5)将步骤(4)处理后的带锈样品浸入AgNO3溶液中，浸泡完成后取出，用水冲洗，在恒温箱中干燥，得到锈转化样品；
[0013](6)将步骤(5)处理后的锈转化样品放入步骤(2)配制的改性剂中反应，反应完成后取出，置于空气中自然干燥，得到改性后的超疏水锈转化样品。
[0014]优选的，步骤(1)中：控制搅拌时间为15
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20min；所述单宁酸水溶液的浓度为2
‑
4mg/ml。
[0015]优选的，步骤(2)中：硬脂酸和无水乙醇的质量比为1∶40
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60；采用磁力搅拌器进行搅拌，控制搅拌转速为500
‑
600r/min，搅拌温度为60
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65℃，搅拌时间为10
‑
15min。
[0016]优选的，步骤(3)中：浸泡时也同时进行搅拌，使得带锈样品在单宁酸水溶液中处于悬浮状态；控制第一次浸泡时间为2
‑
3h。
[0017]优选的，步骤(4)中：所述NaOH溶液的浓度为1
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1.2mol/L，采用NaOH溶液将单宁酸水溶液的pH值调整为8
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8.5；控制第二次浸泡时间为1
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3min；控制恒温箱的干燥温度为60
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70℃。
[0018]优选的，步骤(5)中：所述AgNO3溶液的浓度为2
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3mg/ml；控制浸泡时间为2
‑
3h，恒温箱的干燥温度为60
‑
70℃。
[0019]优选的，步骤(6)中：反应时间为1
‑
2h。
[0020]本专利技术的有益技术效果是：
[0021](1)本专利技术利用单宁酸与金属离子的配位络合作用，使用时无需预先除锈，将铁锈转化为一层保护性的膜层，使复杂的锈层成分转变为稳定的产物，并使之在海洋环境中较长时间内不会返锈。
[0022](2)本专利技术通过进一步构建良好的微/纳米层次结构，以及采用硬质酸进行改性反应，最终获得超疏水涂层；该超疏水涂层粗糙度均匀、疏水性优良，自清洁性能与机械性能良好，稳定性高，可有效抵御海洋环境中腐蚀性离子进入，大大增强了涂层的耐腐蚀性。
[0023](3)本专利技术所采用的单宁酸等原料，绿色环保，制备过程中不使用挥发性溶剂，无需升温处理，不会对环境和人体造成污染和危害，有利于工业化大规模使用。
附图说明
[0024]图1为本专利技术铁锈转化防水涂层制备方法的工艺流程图；
[0025]图2为本专利技术制备超疏水铁锈转化涂层的原理示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例1中处理前带锈钢片的表面形貌图；
[0027]图4为本专利技术实施例1所制得超疏水铁锈转化钢片的表面形貌图；
[0028]图5为本专利技术实施例1中处理前带锈钢片的表面水接触角测试图；
[0029]图6为本专利技术实施例1所制得超疏水铁锈转化钢片的表面水接触角测试图；
[0030]图7为本专利技术实施例1中处理前带锈钢片和铁锈转化钢片的傅里叶红外光谱分析图；
[0031]图8为本专利技术实施例1所制得超疏水铁锈转化钢片表面磨损实验数据图。
具体实施方式
[0032]现有铁锈转化涂层的制备方法多存在以下缺点：(1)制备时均需预先对基体进行打磨除锈处理，再将配方涂料带锈刷涂于生锈的钢铁表面，操作工作量大，不适宜大规模处理；(2)需要用到含磷、氰化钾材料的铁锈转化剂，或需要用到磷酸锌、丙烯酸乳液和/或活性剂十二烷基苯磺酸钠等，以上材料均属于刺激物，对环境有害，并对水生生物产生不利影响；(3)现有方法制备的铁锈转化涂层耐水性不足，使用寿命有限；(4)现有方法制备过程繁琐，反应时间长，多需要高温处理，危险性较大，不利于现场实施。
[0033]基于上述技术问题，本专利技术提出一种铁锈转化防水涂层的制备方法，该方法无需预先除锈，而是带锈处理，将铁锈转化为一层保护性的膜层，使复杂的锈层成分转变为稳定的产物，从而达到不必除锈，就能够在其表面直接进行覆盖施工的目的；进一步采用硬脂酸作为疏水改性剂，对转化后的膜层进行超疏水改性，所得铁锈转化防水涂层在海洋环境中较长时间内不会返锈。
[0034]本专利技术所选用的单宁酸是一种广泛存在于植物体内的多元酚类化合物，属于天然有机物，对环境无害。单宁酸与铁锈反应后，会生成单宁酸铁络合物，可以很好地附着在钢铁表面上，达到将锈层转化为络合物而起到保护作用。但长期处于海洋环境中时络合物转化层耐水性不足，使用寿命有限。进一步的，本专利技术采用硝酸银溶液构建良好的微/纳米层次结构，并采用硬脂酸进行疏水改性。硬脂酸分子结构中含有长链烷基和羧基，其烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁锈转化防水涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将单宁酸加入水中，搅拌溶解，得到单宁酸水溶液；(2)将硬脂酸加入无水乙醇中，搅拌溶解，得到改性剂；(3)将带锈样品置于单宁酸水溶液中第一次浸泡，浸泡完成后取出，用水清洗，冷风吹干；(4)用NaOH溶液调整单宁酸水溶液的pH值，再将步骤(3)处理后的带锈样品置于调整pH值后的单宁酸水溶液中第二次浸泡，浸泡完成后取出，用水清洗，在恒温箱中干燥；(5)将步骤(4)处理后的带锈样品浸入AgNO3溶液中，浸泡完成后取出，用水冲洗，在恒温箱中干燥，得到锈转化样品；(6)将步骤(5)处理后的锈转化样品放入步骤(2)配制的改性剂中反应，反应完成后取出，置于空气中自然干燥，得到改性后的超疏水锈转化样品。2.根据权利要求1所述的一种铁锈转化防水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：控制搅拌时间为15
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20min；所述单宁酸水溶液的浓度为2
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4mg/ml。3.根据权利要求1所述的一种铁锈转化防水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：硬脂酸和无水乙醇的质量比为1∶40
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60；采用磁力搅拌器进行搅拌，控制搅拌转速为500
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60...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清，侯晨，张睿，
申请(专利权)人：泰山学院，
类型：发明
国别省市：