本發(fā)明涉及一種金屬防腐蝕涂料和防腐蝕方法，具體地說(shuō)，涉及一種鋁合金材料的防腐蝕涂料及其制備方法和鋁合金材料的防腐蝕方法。
背景技術(shù)：
鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、易加工成形性好等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，鋁合鋁合金用量在全球范圍內(nèi)的年增長(zhǎng)率高達(dá)20％以上，并有持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。然而鋁合金在各種環(huán)境中使用會(huì)發(fā)生不同程度的腐蝕，特別是在潮濕環(huán)境、海水、酸或堿環(huán)境中，一方面影響鋁合金的性能，導(dǎo)致安全隱患，另一方面也造成了大量浪費(fèi)。因此鋁合金產(chǎn)品在制造完成后，往往需要對(duì)其表面涂覆涂料來(lái)實(shí)現(xiàn)防腐蝕。本領(lǐng)域的研究人員也對(duì)用于鋁合金保護(hù)的防腐蝕涂料進(jìn)行了廣發(fā)的研究。
但是，現(xiàn)有的用于鋁合金材料的防腐蝕涂料還存在不少的問(wèn)題，第一，防腐蝕涂料與鋁合金材料結(jié)合力不高，容易造成脫落，導(dǎo)致喪失防腐蝕作用；第二，現(xiàn)有的防腐蝕涂料防腐蝕性能不高并且穩(wěn)定性差，不可長(zhǎng)期儲(chǔ)藏；第三，現(xiàn)有的涂料中大量使用有機(jī)溶劑，成本較高，同時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境、人體健康造成危害，制備過(guò)程和使用過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生大量的三廢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于現(xiàn)有的防腐蝕涂料還存在上述問(wèn)題，提出本發(fā)明，提供一種鋁合金材料的防腐蝕涂料及其制備方法以及鋁合金材料的防腐蝕方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，第一方面，本發(fā)明提供一種鋁合金材料的防腐蝕涂料，其中，該防腐蝕涂料包括硅烷偶聯(lián)劑、羧甲基纖維素鈉、納米二氧化硅、水溶性聚氨酯、聚丙烯酰胺、水以及含有巰基的離子液體。
在本發(fā)明中，優(yōu)選情況下，相對(duì)于1重量份的含有巰基的離子液體，硅烷偶聯(lián)劑的用量為0.3～0.8重量份，羧甲基纖維素鈉的用量為0.5～1重量份，納米二氧化硅的用量為0.5～1重量份、水溶性聚氨酯的用量為2～5重量份，聚丙烯酰胺的用量為1～2重量份，水的用量為20～50重量份。進(jìn)一步優(yōu)選情況下，相對(duì)于1重量份的含有巰基的離子液體，硅烷偶聯(lián)劑的用量為0.3～0.5重量份，羧甲基纖維素鈉的用量為0.5～0.8重量份，納米二氧化硅的用量為0.5～1重量份、水溶性聚氨酯的用量為3～5重量份，聚丙烯酰胺的用量為1～1.5重量份，水的用量為25～50重量份；更優(yōu)選情況下，相對(duì)于1重量份的含有巰基的離子液體，硅烷偶聯(lián)劑的用量為0.4重量份，羧甲基纖維素鈉的用量為0.8重量份，納米二氧化硅的用量為1重量份、水溶性聚氨酯的用量為4重量份，聚丙烯酰胺的用量為1.2重量份，水的用量為45重量份。
在本發(fā)明中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)帶有巰基的離子液體能夠加強(qiáng)涂料對(duì)鋁合金材料的結(jié)合，并且還能起到勻化涂料的作用，使得涂料均勻細(xì)膩，優(yōu)選情況下，所述的含有巰基的離子液體為1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽或1-甲基-3-(巰基丙基)咪唑四氟硼酸鹽。
在本發(fā)明中，所述硅烷偶聯(lián)劑也優(yōu)選帶有巰基的硅烷偶聯(lián)劑，例如所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-巰基丙基三乙氧基硅烷或γ-巰基丙基三甲氧基硅烷。
本發(fā)明還提供一種制備上述鋁合金材料的防腐蝕涂料的方法，其中，包括先將硅烷偶聯(lián)劑、羧甲基纖維素鈉、納米二氧化硅、水溶性聚氨酯、聚丙烯酰胺以及含有巰基的離子液體，混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料。在本發(fā)明中，混合的方式可以采用本領(lǐng)域常規(guī)使用的方法，例如機(jī)械攪拌，攪拌速度可以為500～1000轉(zhuǎn)/min。
本發(fā)明還包括一種鋁合金材料防腐蝕的方法，該方法包括先將上述防腐蝕涂料或上述方法制備的防腐蝕涂料涂覆在鋁合金材料的表面，然后高溫烘干。
在本發(fā)明中優(yōu)選情況下，高溫烘干的條件包括：溫度90～110℃，烘干時(shí)間為6～8小時(shí)；防腐蝕涂料在高溫烘干后在鋁合金材料表面形成的涂層厚度為0.1～1微米。
在本發(fā)明中，本發(fā)明的原料均可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)制備或者商購(gòu)得到。例如所述水溶性聚氨酯可以由常規(guī)的多元異氰酸酯類單體和多羥基醇進(jìn)行聚合得到，作為市售品，例如天長(zhǎng)市興泰精細(xì)化工廠的pu-100、pu-200、pu-300、pu-400、pu-500型水性聚氨酯樹脂分散體(固含量30～40％)。
本發(fā)明提供的鋁合金材料的防腐蝕涂料具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)本發(fā)明的用于防腐蝕涂料與鋁合金表面附著力強(qiáng)，能夠更加緊密地與鋁合金表面貼合，不會(huì)脫落，防腐蝕性能更好。
2)本發(fā)明的防腐蝕涂料穩(wěn)定性好，保存6個(gè)月以上仍然具有良好的性能。
3)本發(fā)明的防腐蝕涂料的綠色環(huán)保、不污染環(huán)境。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但這些實(shí)施例僅限于說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的進(jìn)一步限定。
制備例1
氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在干燥三口燒瓶中，加入41gn-甲基咪唑和100ml乙腈，升溫至60℃，滴加84g的2-溴乙硫醇，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)14小時(shí)，監(jiān)測(cè)反應(yīng)完畢，減壓濃縮得到淡黃色粘稠液體，然后用丙酮洗滌三次，減壓濃縮并干燥得到溴化1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑；將溴化1-(巰基乙基)-3-甲基咪唑、60g氟硼酸鈉以及50ml丙酮加入至另一三口燒瓶中，升溫至50℃，保持溫度攪拌反應(yīng)12小時(shí)，抽濾，濾液減壓濃縮得到1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽粗品，將粗品溶于二氯甲烷，過(guò)濾，濾液減壓濃縮得到淡黃色液體1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽96.8g，收率84.2％。1hnmr(400mhz,d2o,dss外標(biāo)),δ8.72(s,1h)；7.45(s,1h)；7.37(s,1h)；4.25～4.31(t,2h)；3.82(s,3h)；2.88～2.92(t,2h)。
制備例2
氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在干燥三口燒瓶中，加入41gn-甲基咪唑和100ml乙腈，升溫至60℃，滴加85g的3-溴丙硫醇，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)18小時(shí)，監(jiān)測(cè)反應(yīng)完畢，減壓濃縮得到淡黃色粘稠液體，然后用丙酮洗滌三次，減壓濃縮得到溴化1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑；將溴化1-(巰基乙基)-3-甲基咪唑、60g氟硼酸鈉以及50ml丙酮加入至另一三口燒瓶中，升溫至50℃，保持溫度攪拌反應(yīng)12小時(shí)，抽濾，濾液減壓濃縮得到1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽粗品，將粗品溶于二氯甲烷，過(guò)濾，濾液減壓濃縮得到淡黃色液體1-甲基-3-(巰基丙基)咪唑四氟硼酸鹽99.7g，收率81.7％。1hnmr(400mhz,d2o,dss外標(biāo)),δ8.74(s,1h)；7.45(s,1h)；7.35(s,1h)；4.21～4.28(t,2h)；3.80(s,3h)；2.67～2.73(t,2h)；2.38～2.44(m,2h)。
實(shí)施例1
將0.4kg硅烷偶聯(lián)劑、0.8kg羧甲基纖維素鈉、1kg納米二氧化硅、4kg水溶性聚氨酯、1.2kg聚丙烯酰胺以及1kg含有巰基的離子液體(1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽)加入45kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料a1。
實(shí)施例2
將0.3kg硅烷偶聯(lián)劑、0.6kg羧甲基纖維素鈉、1kg納米二氧化硅、3kg水溶性聚氨酯、1kg聚丙烯酰胺以及1kg含有巰基的離子液體(1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽)加入50kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料a2。
實(shí)施例3
將0.5kg硅烷偶聯(lián)劑、0.5kg羧甲基纖維素鈉、0.5kg納米二氧化硅、5kg水溶性聚氨酯、1.5kg聚丙烯酰胺以及1kg含有巰基的離子液體(1-甲基-3-(巰基丙基)咪唑四氟硼酸鹽)加入25kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料a3。
實(shí)施例4
將0.6kg硅烷偶聯(lián)劑、0.5kg羧甲基纖維素鈉、0.5kg納米二氧化硅、2kg水溶性聚氨酯、1kg聚丙烯酰胺以及0.5kg含有巰基的離子液體(1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽)加入45kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料a4。
實(shí)施例5
將0.4kg硅烷偶聯(lián)劑、0.8kg羧甲基纖維素鈉、1kg納米二氧化硅、4kg水溶性聚氨酯、1.2kg聚丙烯酰胺以及0.2kg含有巰基的離子液體(1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽)加入45kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料a5。
實(shí)施例6
將0.4kg硅烷偶聯(lián)劑、0.2kg羧甲基纖維素鈉、1kg納米二氧化硅、4kg水溶性聚氨酯、1.2kg聚丙烯酰胺以及0.2kg含有巰基的離子液體(1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽)加入45kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料a6。
實(shí)施例7
將0.4kg硅烷偶聯(lián)劑、0.8kg羧甲基纖維素鈉、1kg納米二氧化硅、4kg水溶性聚氨酯、1.2kg聚丙烯酰胺以及1kg含有巰基的離子液體(溴化1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑鹽)加入45kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料a7。
對(duì)比例1
將0.4kg硅烷偶聯(lián)劑、0.8kg羧甲基纖維素鈉、1kg納米二氧化硅、4kg水溶性聚氨酯、1.2kg聚丙烯酰胺加入45kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料d1。
對(duì)比例2
將0.4kg硅烷偶聯(lián)劑、0.8kg羧甲基纖維素鈉、1kg納米二氧化硅、4kg水溶性聚氨酯、1.2kg聚丙烯酰胺以及1kg離子液體(1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽)加入45kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料d2。
對(duì)比例3
將0.4kg硅烷偶聯(lián)劑、1kg納米二氧化硅、4kg水溶性聚氨酯、1.2kg聚丙烯酰胺以及1kg含有巰基的離子液體(1-甲基-3-(巰基乙基)咪唑四氟硼酸鹽)加入45kg水中，1000轉(zhuǎn)/min機(jī)械攪拌混合均勻得到鋁合金材料的防腐蝕涂料d3。
測(cè)試?yán)?
將實(shí)施例1-7和對(duì)比例1-3中方法制備的涂料在制備后當(dāng)天(0天)、制備密封保存第60天、制備密封保存第120天和制備密封保存第180天，分別刷涂鋁合金試塊上，110℃烘干固化，測(cè)得形成涂層厚度均為0.8微米，然后在200h鹽霧試驗(yàn)后進(jìn)行銹蝕面積的測(cè)量。具體結(jié)果如表1所示。試塊采用200mm*30mm*3mm尺寸的6061鋁合金(購(gòu)于江蘇揚(yáng)東鋁業(yè)有限公司)
表1
鹽霧試驗(yàn)參考gb/t1771-2007的方法進(jìn)行，從上表可以看出，本發(fā)明提供的防腐蝕涂料具有很好的穩(wěn)定性，保存6個(gè)月以上使用仍然具有良好的性能，對(duì)鋁合金產(chǎn)生良好的保護(hù)作用。
測(cè)試?yán)?
將實(shí)施例1-7和對(duì)比例1-3中的得到的涂料分別刷涂在鋁合金試塊m1-m10上，110℃烘干固化，測(cè)得形成涂層厚度均為0.8微米，將涂覆后的m1-m10鋁合金試塊進(jìn)行測(cè)試，試塊采用200mm*30mm*3mm尺寸的6061鋁合金(購(gòu)于江蘇揚(yáng)東鋁業(yè)有限公司)。具體測(cè)試方法和結(jié)果如表2所示：
表2
其中，其中附著力根據(jù)gb/t5210-2006進(jìn)行測(cè)試；耐鹽霧根據(jù)gb/t1771-2007進(jìn)行測(cè)試；耐酸性、耐堿性根據(jù)gb/t9274-1988進(jìn)行測(cè)試，耐酸性在5％h2so4，25℃條件下進(jìn)行的；耐堿性是在3％naoh，25℃條件下進(jìn)行的；耐鹽水能力根據(jù)gb/t1763-1989進(jìn)行測(cè)試。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定性好、防腐蝕能力強(qiáng)的鋁合金材料的防腐蝕涂料，該防腐蝕涂料能夠與鋁合金表面附著力強(qiáng)，能夠更加緊密地與鋁合金表面貼合，并且本發(fā)明的防腐蝕涂料為水性涂料，綠色環(huán)保、不污染環(huán)境。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。