除銹自潔涂層和制備除銹自潔涂層的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了除銹自潔涂層和制備除銹自潔涂層的方法。所述除銹自潔涂層包括富含過渡金屬的磷化層和疏水表層；其中，所述富含過渡金屬的磷化層由除銹磷化液在對已生銹金屬基材表面除銹后形成，所述除銹磷化液的質(zhì)量百分比組成為：15～30％的磷酸、5～10％的磷酸二氫鹽、2.5～5％的氯酸鉀、2.5～5％的過渡金屬氧化物、0.1～0.2％的二烷基硫脲、0.5～2％的十二烷基苯磺酸鈉，余量為水；所述疏水表層是含疏水改性的納米二氧化硅粒子的涂層，且所述疏水改性的納米二氧化硅粒子在所述疏水表層中具有微納凹凸結(jié)構(gòu)。所述除銹自潔涂層對金屬表面具有超自潔、超防腐的效果。

Derusting self-cleaning coating and preparation method of derusting self-cleaning coating

The invention discloses a derusting self-cleaning coating and a method for preparing the derusting self-cleaning coating. The rust removing self-cleaning coating includes a phosphate layer rich in transition metal and a hydrophobic surface layer; wherein, the phosphate layer rich in transition metal is formed by the rust removing phosphate solution after rust removal on the surface of rusted metal substrate, and the mass percentage of the rust removing phosphate solution is 15-30% phosphoric acid, 5-10% dihydrogen phosphate, 2.5-5% potassium chlorate, 2.5-5% transition metal oxygen Chemical, 0.1-0.2% dialkyl thiourea, 0.5-2% sodium dodecylbenzene sulfonate, and the residual is water; the hydrophobic surface layer is a coating containing hydrophobic modified nano silica particles, and the hydrophobic modified nano silica particles have a micro nano concave convex structure in the hydrophobic surface layer. The rust removing self-cleaning coating has the effect of super self-cleaning and super anticorrosion on the metal surface.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
除銹自潔涂層和制備除銹自潔涂層的方法
本專利技術(shù)涉及一種除銹自潔涂層及其制備方法，具體涉及一種適用于金屬基材的除銹自潔涂層及其制備方法。
技術(shù)介紹
金屬是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫囊环N材料，但是由于金屬在日常使用環(huán)境中易在金屬界面上發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，使金屬轉(zhuǎn)化成離子氧化狀態(tài)發(fā)生銹蝕。并且在使用過程中，金屬表面會積累油污。這種銹蝕現(xiàn)象和表面污物會顯著降低金屬材料的強度、韌性等力學(xué)性能，甚至?xí)茐慕饘贅?gòu)件的幾何形狀，增加零件間的磨損，縮短設(shè)備的使用壽命。因此，對金屬表面施加涂層是保護金屬構(gòu)件的常用手段。當(dāng)前，需要一種對金屬表面具有良好的結(jié)合力，并且能有效去除并阻隔水、酸、堿、鹽對金屬腐蝕的防銹涂層。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種除銹自潔涂層，通過包括富含過渡金屬的磷化層和疏水表層組合，實現(xiàn)對金屬表面的高效除銹、防銹和超自潔的效果。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提供一種除銹自潔涂層，包括富含過渡金屬的磷化層和疏水表層；其中，所述富含過渡金屬的磷化層由除銹磷化液在對已生銹金屬基材表面除銹后形成，所述除銹磷化液的組成為：15～30％的磷酸、5～10％的磷酸二氫鹽、2.5～5％的堿金屬氯酸鹽、2.5～5％的過渡金屬氧化物、0.1～0.2％的二烷基硫脲、0.5～2％的十二烷基苯磺酸鈉，余量為水；所述疏水表層是含疏水改性的納米二氧化硅的涂層，且所述疏水改性的納米二氧化硅粒子在所述疏水表層中具有微納凹凸結(jié)構(gòu)。所述疏水改性的納米二氧化硅粒子表面具有含氟鏈段。所述含氟鏈段由選自十三氟辛基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷和十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一種或多種表面改性劑形成。所述疏水改性的納米二氧化硅粒子通過環(huán)氧樹脂固化劑或胺類固化劑交聯(lián)結(jié)合。所述納米二氧化硅的平均粒徑為10～20nm。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，提供一種制備除銹自潔涂層的方法，包括：將組成15～30％的磷酸、5～10％的磷酸二氫鹽、2.5～5％的堿金屬氯酸鹽、2.5～5％的過渡金屬氧化物、0.1～0.2％的二烷基硫脲、0.5～2％的十二烷基苯磺酸鈉，余量為水混合制得除銹磷化液；用所述除銹磷化液對金屬基材表面進行除銹，并形成富含過渡金屬的磷化層；在所述富含過渡金屬的磷化層上，由包含疏水改性的納米二氧化硅粒子的表層涂料形成疏水表層。所述包含疏水改性的納米二氧化硅粒子的表層涂料通過以下步驟制備：在有機溶劑中用第一表面改性劑對納米二氧化硅粒子進行疏水改性，得到第一疏水改性的納米二氧化硅分散液；向所述第一疏水改性的納米二氧化硅分散液中加入第二表面改性劑、成膜劑和固化劑，攪拌均勻，制得所述包含第二疏水改性的納米二氧化硅粒子的表層涂料。所述第一表面改性劑選自KH560、羥基硅油、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷中的一種或多種；所述第二表面改性劑獨立地選自十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷和羥基硅油中的一種或多種；所述固化劑為胺類固化劑或環(huán)氧樹脂固化劑；所述成膜劑為E44環(huán)氧樹脂。所述有機溶劑選自甲基異丁基酮、環(huán)己酮、丙酮。所述除銹磷化液在10-40℃制備。因此，根據(jù)本專利技術(shù)的除銹自潔涂層由于包括富含過渡金屬的磷化層和疏水表層，使得除銹自潔涂層的除銹、防腐能力和整體疏水性大幅提高，從而可以有效形成阻隔涂層，阻止外界水與酸、堿、鹽等化學(xué)品的侵蝕，同時污物不易附著，提高了表面的自潔性能。具體實施方式根據(jù)本專利技術(shù)提供的除銹自潔涂層，包括富含過渡金屬的磷化層和疏水表層。其中，富含過渡金屬的磷化層由除銹磷化液在對已生銹金屬基材表面除銹后形成。除銹磷化液的組成為：15～30％的磷酸、5～10％的磷酸二氫鹽、2.5～5％的堿金屬氯酸鹽、2.5～5％的過渡金屬氧化物、0.1～0.2％的二烷基硫脲、0.5～2％的十二烷基苯磺酸鈉，余量為水。優(yōu)選地，除銹磷化液的組成可為：20％的磷酸、8％的磷酸二氫鹽、4％的堿金屬氯酸鹽、3％的過渡金屬氧化物、0.15％的二烷基硫脲、2％的十二烷基苯磺酸鈉，62.99％的去離子水。用于本專利技術(shù)的金屬基材例如可為鋼材或鐵板等。上述磷酸二氫鹽可為磷酸二氫鋅和/或磷酸二氫錳。相應(yīng)地，上述過渡金屬氧化物可為氧化鋅和/或氧化錳。上述二烷基硫脲可為二甲基硫脲、二乙基硫脲、二丙基硫脲、二丁基硫脲中的一種或多種。上述堿金屬氯酸鹽可為氯酸鈉或氯酸鉀。上述除銹磷化液為含有多種過渡金屬鹽(鋅鹽和/或錳鹽)的磷酸溶液，對金屬基材同時具備除銹、除油、鈍化和防銹功能。具體地，針對金屬基材表面的銹蝕部分，使用本專利技術(shù)的除銹磷化液可以快速去除鐵銹和油污，并在其表面形成一層致密的富磷化物層，從而在除銹的同時起到良好的防腐蝕效果。上述疏水表層是含疏水改性的納米二氧化硅粒子的涂層，且所述疏水改性的納米二氧化硅粒子在所述疏水表層中具有微納凹凸結(jié)構(gòu)。上述疏水改性的納米二氧化硅粒子表面具有含氟鏈段。該含氟鏈段優(yōu)選由選自十三氟辛基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷和十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一種或多種表面改性劑形成。進一步地，上述疏水改性的納米二氧化硅粒子通過環(huán)氧樹脂固化劑或胺類固化劑，優(yōu)選環(huán)氧樹脂固化劑593交聯(lián)結(jié)合。根據(jù)另一個實施方式，本專利技術(shù)還提供一種制備除銹自潔涂層的方法，包括：將組分15～30％的磷酸、5～10％的磷酸二氫鹽、2.5～5％的堿金屬氯酸鹽、2.5～5％的過渡金屬氧化物、0.1～0.2％的二烷基硫脲、0.5～2％的十二烷基苯磺酸鈉，余量為水混合制得除銹磷化液；用所述除銹磷化液對金屬基材表面進行除銹，并形成富含過渡金屬的磷化層；在所述富含過渡金屬的磷化層上，由包含疏水改性的納米二氧化硅的表層涂料形成疏水表層。優(yōu)選地，上述磷酸二氫鹽是上述過渡金屬氧化物中的過渡金屬的磷酸二氫鹽。上述除銹磷化液通常在>10℃下制備。在高溫下攪拌與混合的速度會更快，充分?jǐn)嚢柚螅芤褐胁粦?yīng)剩余任何固體或粘稠物。通常將上述除銹磷化液噴涂或刷涂至生銹的金屬基材表面，優(yōu)選在室溫下晾干1～4h，或者在60～90℃，例如80℃下烘干5min。使用上述除銹磷化液可以快速去除金屬基材表面的鐵銹和油污，并在金屬基材表面形成一層致密的富磷化物層，在除銹的同時起到良好的防腐蝕效果。上述包含疏水改性的納米二氧化硅的表層涂料通過以下方法制備：在有機溶劑中用第一表面改性劑對納米二氧化硅粒子進行疏水改性，得到疏水改性的納米二氧化硅分散液；向所述疏水改性的納米二氧化硅分散液中加入第二表面改性劑、成膜劑和固化劑，攪拌均勻，制得所述包含疏水改性的納米二氧化硅的表層涂料。上述第一表面改性劑可選自KH560、羥基硅油、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和十七氟癸基三本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種除銹自潔涂層，其特征在于，所述除銹自潔涂層包括疏水表層和富含過渡金屬的磷化層和疏水表層；/n其中，所述富含過渡金屬的磷化層由除銹磷化液在對已生銹金屬基材表面除銹后形成，所述除銹磷化液的質(zhì)量百分比組成為：15～30％的磷酸、5～10％的磷酸二氫鹽、2.5～5％的堿金屬氯酸鹽、2.5～5％的過渡金屬氧化物、0.1～0.2％的二烷基硫脲、0.5～2％的十二烷基苯磺酸鈉，余量為水；/n所述疏水表層是含疏水改性的納米二氧化硅粒子的涂層，且所述疏水改性的納米二氧化硅粒子在所述疏水表層中具有微納凹凸結(jié)構(gòu)。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種除銹自潔涂層，其特征在于，所述除銹自潔涂層包括疏水表層和富含過渡金屬的磷化層和疏水表層；
其中，所述富含過渡金屬的磷化層由除銹磷化液在對已生銹金屬基材表面除銹后形成，所述除銹磷化液的質(zhì)量百分比組成為：15～30％的磷酸、5～10％的磷酸二氫鹽、2.5～5％的堿金屬氯酸鹽、2.5～5％的過渡金屬氧化物、0.1～0.2％的二烷基硫脲、0.5～2％的十二烷基苯磺酸鈉，余量為水；
所述疏水表層是含疏水改性的納米二氧化硅粒子的涂層，且所述疏水改性的納米二氧化硅粒子在所述疏水表層中具有微納凹凸結(jié)構(gòu)。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除銹自潔涂層，所述疏水改性的納米二氧化硅粒子表面具有含氟鏈段。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的除銹自潔涂層，所述含氟鏈段由選自十三氟辛基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷和十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一種或多種表面改性劑形成。


4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的除銹自潔涂層，所述疏水改性的納米二氧化硅粒子通過環(huán)氧樹脂固化劑或胺類固化劑交聯(lián)結(jié)合。


5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的除銹自潔涂層，所述納米二氧化硅的平均粒徑為10～20nm。


6.一種制備除銹自潔涂層的方法，其特征在于，所述方法包括：
將組分15～30％的磷酸、5～10％的磷酸二氫鹽、2.5～5％的堿金屬氯酸鹽、2.5～...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林晨，肖鵬飛，
申請(專利權(quán))人：北京易凈星科技有限公司，易凈星山東科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11