納米改性無鉻鋅鋁涂料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種納米改性無鉻鋅鋁涂料及其制備方法，屬于金屬表面防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域。該涂料組分及其質(zhì)量百分含量為：鋅鋁粉：46~58wt%，聚酰亞胺樹脂：30~43wt%，鈦酸酯偶聯(lián)劑：1~2wt%，吐溫-20：6~9wt%，納米SiO2：0.6~1wt%，納米Al2O3：0.8~1wt%，消泡劑：0.6~1wt%。本發(fā)明專利技術(shù)的涂料具有耐腐蝕、硬度高的優(yōu)異性能，并且環(huán)境友好、成本低，可以為碳鋼基體提供較好的防護(hù)，提高其應(yīng)用價(jià)值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于金屬表面防腐涂料
，具體涉及一種。
技術(shù)介紹
鋅鋁涂層(達(dá)克羅涂層)是一種具有防腐蝕性能的涂層，該處理技術(shù)與傳統(tǒng)的電鍍鋅、熱浸鋅等工藝相比，具有對(duì)環(huán)境污染小、防護(hù)性能好、無氫脆、耐高溫等特點(diǎn)，然而鋅鋁涂層存在的六價(jià)鉻具有較強(qiáng)的毒性，其對(duì)生物以及環(huán)境的危害人們的重視。 為了滿足世界各國(guó)的VOC法規(guī)和汽車行業(yè)規(guī)定的環(huán)保要求，無鉻鋅鋁涂層作為達(dá)克羅的替代品逐漸被廣泛接受，無鉻鋅鋁涂層具有與達(dá)克羅涂層相似的特點(diǎn)，并且不含有毒的金屬以及六價(jià)鉻或三價(jià)鉻，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)無鉻鋅鋁涂層配方進(jìn)行了大量研究，如專利《一種無鉻鋅鋁防腐涂料及其制備方法》用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑代替鉻酐，并選用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂以及酚醛樹脂中的一種以上的樹脂加入涂料中改善涂料性能；專利《使用鑰的氧化物作為腐蝕抑制劑及含有該抑制劑的涂層》指出可以使用鑰的氧化物來代替鉻酐作為腐蝕抑制劑，鑰的氧化物在涂層中的含量應(yīng)在O. 5 7%之間，最好為2%，氧化物中鑰含量應(yīng)在60%以上。雖然避免了鉻的污染，但是硬度以及耐蝕性較于達(dá)克羅涂層均有所下降。納米微粒加入到表面涂層中，對(duì)于涂層性能的改善有著顯著的作用，納米微粒可以提高涂層的耐磨性能和硬度，并保持較高韌性，最重要的是可以進(jìn)一步提高涂層對(duì)基體的腐蝕防護(hù)能力，如文獻(xiàn)《二氧化硅納米微粒對(duì)達(dá)克羅涂層性能的影響》中，其達(dá)克羅溶液由鱗片狀鋅、鋁粉、還原劑多元醇、分散劑乳化物、消泡劑等組成的銀灰色漿狀物，與鉻酸、添加劑和水配制而成的橙黃色液體以及多元羥乙基纖維素混合制得，向其中加入納米SiO2后涂層的硬度提高了約1H，耐磨性和耐腐蝕性有一定提高，而文獻(xiàn)《碳鋼表面納米水性鋅鋁涂層的配方及性能研究》提出向由金屬粉、乙二醇、OP-乳化劑、鑰酸鈉、硅烷及羥乙基纖維素混合制得無鉻鋅鋁涂層中分別加入納米SiO2和納米Al2O3后，涂層的硬度分別提高了 8%和10%，達(dá)到了 136HV和157HV，納米涂層在中性鹽霧中腐蝕40天后(IOOOh)表面均沒有出現(xiàn)紅銹，只有少量白銹生成，其耐鹽霧腐蝕時(shí)間較未加納米微粒的涂層提高了 280h。盡管納米微粒能提高涂層硬度以及耐蝕性，但是涂層硬度較達(dá)克羅涂層仍有差距。因此，需要能夠在保持無污染前提下，硬度高、耐蝕性能也同樣優(yōu)異的涂層給予碳鋼基體保護(hù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種耐蝕性高，并且保持高硬度的無污染金屬防腐涂料。—種納米改性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于涂料各組分及其質(zhì)量百分含量如下鋅鋁粉46 58wt%，聚酰亞胺樹脂30 43wt%，鈦酸酯偶聯(lián)劑I 2wt%，吐溫-20 :6 9wt%，納米SiO2 :0. 6 lwt%，納米Al2O3 :0. 8 lwt%，消泡劑0. 6 lwt%。其中，鋅鋁粉呈鱗片狀，其平均粒度為2(Γ40微米；聚酰亞胺樹脂是由4，4’ - ニ氨基ニ苯醚和均苯四酸酐以I: I. 08的比例混合后，再與ニ甲基甲酰胺以1:8的質(zhì)量比混合所制得。所述納米改性無鉻鋅鋁涂料優(yōu)選方案各組分的質(zhì)量百分含量為鋅鋁粉50wt%，聚酰亞胺樹脂39wt%,鈦酸酯偶聯(lián)劑1. 5wt%,吐溫-20 7wt%,納米SiO2 :0. 9wt%,納米Al2O3 0. 9wt%,消泡劑0. 7wt%0所述的納米改性無鉻鋅鋁涂料的制備方法包括以下步驟步驟I :將4，4’ - ニ氨基ニ苯醚和均苯四酸酐以1:1.08的比例混合后，在室溫下攪拌，轉(zhuǎn)數(shù)為12(Γ160轉(zhuǎn)/分，然后再向溶液中加入ニ甲基甲酰胺，溶液與ニ甲基甲酰胺的質(zhì)量比為1:8，繼續(xù)持續(xù)恒溫?cái)嚢? 12h，靜置24h后，制得聚酰亞胺樹脂；步驟2 :按以下質(zhì)量百分含量進(jìn)行備份 鋅鋁粉46 58wt%，聚酰亞胺樹脂30 43wt%，鈦酸酯偶聯(lián)劑1 2wt%，吐溫-20 :6 9wt%，納米SiO2 O.6 lwt%，納米Al2O3 0. 8 lwt%，消泡劑0. 6 lwt% ;步驟3 :將鈦酸酯偶聯(lián)劑 與吐溫-20依次加入到聚酰亞胺溶液中，室溫下攪拌直至溶液呈淡黃色粘稠狀，而后加入鋅鋁粉以及消泡劑，持續(xù)攪拌3(T60min ;步驟4 :將納米SiO2和納米Al2O3經(jīng)過超聲分散l(T30min后加入按步驟3配置好的溶液中，繼續(xù)充分?jǐn)嚢鐷h，最后得到納米改性無鉻鋅鋁涂料。本專利技術(shù)的有益效果是1.本專利技術(shù)中加入的納米SiO2其輸水基團(tuán)能與聚酰亞胺樹脂中的烷氧基發(fā)生縮合反應(yīng)，從而增強(qiáng)涂層的致密性，填充了涂層的微觀孔隙，還提高了涂層疏水性，對(duì)于涂層的耐蝕性及其有益，其抗中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)間能超過loooh。2.本實(shí)驗(yàn)同時(shí)加入兩種納米微粒，分別為納米SiO2和納米Al2O3，能提高涂層的硬度以及耐蝕性。其中納米Al2O3作為硬質(zhì)顆粒，其作為第二相粒子分散在涂層中能形成具有更高顯微硬度的超高分散的涂層結(jié)構(gòu)，提高了涂層硬度和抗磨損能力。附圖說明圖I本專利技術(shù)三種配方所制得涂層與傳統(tǒng)鋅鋁涂層和無鉻鋅鋁涂層的耐腐蝕性能對(duì)比。具體實(shí)施例方式實(shí)施例I I.將4，4’-ニ氨基ニ苯醚和均苯四酸酐以1:1.08的比例混合后，在室溫下攪拌，轉(zhuǎn)數(shù)為140轉(zhuǎn)/分，然后再向溶液中加入ニ甲基甲酰胺，溶液與ニ甲基甲酰胺的質(zhì)量比為1:8，持續(xù)恒溫?cái)嚢鑜lh，靜置24h后，制得聚酰亞胺樹脂。2.按以下質(zhì)量百分含量進(jìn)行備份鋅鋁粉58wt%，聚酰亞胺樹脂30wt%，鈦酸酯偶聯(lián)劑lwt%,吐溫-20 9wt%,納米 SiO2 :0. 6wt%，納米 Al2O3 :0. 8wt%，消泡劑0. 6wt%。其中納米SiO2和納米Al2O3的粒徑為l(Tl5nm、片徑O. I O. 2nm， 3.將鈦酸酯偶聯(lián)劑與吐溫-20依次加入到聚酰亞胺溶液中，室溫下攪拌直至溶液呈淡黃色粘稠狀，而后加入鋅鋁粉以及消泡劑，持續(xù)攪拌30min。4.將納米SiO2和納米Al2O3經(jīng)過超聲分散20min后加入按步驟3配置好的溶液中，繼續(xù)充分?jǐn)嚢鑜h，最后得到納米改性無鉻鋅鋁涂料。5.涂料制備完成涂覆到基體表面后，在100°C下預(yù)烘30min，隨后分別在200°C、215°C、235°C、260°C、290°C 固化 10min、20min、30min、40min 和 50min，最后得到納米改性無鉻鋅鋁涂層。實(shí)施例2 I.將4，4’-ニ氨基ニ苯醚和均苯四酸酐以1:1.08的比例混合后，在室溫下攪拌，轉(zhuǎn)數(shù)為140轉(zhuǎn)/分，然后再向溶液中加入ニ甲基甲酰胺，溶液與ニ甲基甲酰胺的質(zhì)量比為1:8，持續(xù)恒溫?cái)嚢鑜lh，靜置24h后，制得聚酰亞胺樹脂。2.按以下質(zhì)量百分含量進(jìn)行備份鋅鋁粉46wt%，聚酰亞胺樹脂43wt%，鈦酸酯偶聯(lián)劑2wt%,吐溫-20 6wt%,納米SiO2 lwt%,納米Al2O3 lwt%,消泡劑lwt%。其中納米SiO2和納米Al2O3的粒徑為l(Tl5nm、片徑O. I O. 2nm, 3.將鈦酸酯偶聯(lián)劑與吐溫-20依次加入到聚酰亞胺溶液中，室溫下攪拌直至溶液呈淡黃色粘稠狀，而后加入鋅鋁粉以及消泡劑，持續(xù)攪拌30min。 4.將納米SiO2和納米Al2O3經(jīng)過超聲分散20min后加入按步驟3配置好的溶液中，繼續(xù)充分?jǐn)嚢鑜h，最后得到納米改性無鉻鋅鋁涂料。5.涂料制備完成涂覆到基體表面后，在140°C下預(yù)烘30min，隨后分別在200°C、215°C、235°C、260°C、290本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種納米改性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于涂料各組分及其質(zhì)量百分含量如下：鋅鋁粉：46~58wt%，聚酰亞胺樹脂：30~43wt%，鈦酸酯偶聯(lián)劑：1~2wt%，吐溫？20：6~9wt%，納米SiO2：0.6~1wt%，納米Al2O3：0.8~1wt%，消泡劑：0.6~1wt%；其中，鋅鋁粉呈鱗片狀，其平均粒度為20~40微米；聚酰亞胺樹脂是由4,4“？二氨基二苯醚和均苯四酸酐以1:1.08的比例混合后，再與二甲基甲酰胺以1:8的質(zhì)量比混合所制得。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種納米改性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于涂料各組分及其質(zhì)量百分含量如下鋅鋁粉46 58wt%，聚酰亞胺樹脂30 43wt%，鈦酸酯偶聯(lián)劑1 2wt%，吐溫-20 :6 9wt%，納米SiO2 :0. 6 lwt%，納米Al2O3 :0. 8 lwt%，消泡劑0. 6 lwt% ;其中，鋅鋁粉呈鱗片狀，其平均粒度為2(Γ40微米；聚酰亞胺樹脂是由4，4’-二氨基二苯醚和均苯四酸酐以1:1. 08的比例混合后，再與二甲基甲酰胺以1:8的質(zhì)量比混合所制得。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米改性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于涂料各組分的質(zhì)量百分含量為鋅鋁粉50wt%，聚酰亞胺樹脂39wt%，鈦酸酯偶聯(lián)劑1. 5wt%，吐溫-20 7wt%,納米 SiO2 0. 9wt%,納米 Al2O3 0. 9wt%,消泡劑0. 7wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米改性無鉻鋅鋁涂料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚正軍，朱俊謀，魏東博，周金堂，李婷，周文斌，羅西希，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：