CN105315829B - 一种常温除锈发黑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常温除锈发黑剂及其制备方法，属于金属表面防腐处理技术领域。该除锈发黑剂由除锈液、发黑液、复合乳液、纳米蒙脱土、聚苯胺乳液、十二醇酯、甘油及去离子水组成，首先制备除锈液、发黑液及复合乳液，然后在规定量的去离子水中分别加入纳米蒙脱土、甘油和聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入发黑液，继续搅拌分散后再缓慢加入复合乳液，最后缓慢加入十二醇酯，在常温条件继续搅拌制得常温除锈发黑剂。本发明产品常温除锈发黑剂可以直接在钢铁表面除锈发黑，以替代酸洗除锈等工艺，本发明具有除锈发黑速度快及防腐性能优良等特点。

Description

一种常温除锈发黑剂及其制备方法

技术领域：

本发明属于金属表面防腐处理技术领域，具体涉及涉及一种钢铁表面处理用常温除锈发黑剂及其制备方法。

背景技术:

目前，为防止钢铁零件的腐蚀生锈需要在零部件表面进行发黑处理其工艺一般采用除油→水漂洗→除锈→水漂洗→活化→水漂洗→发黑→水漂洗→浸脱水防锈油封闭，现有技术使用的多数常温发黑剂均含有硒化物,硒化物价格不仅昂贵而且有剧毒,长期使用势必造成环境污染。中国专利CN201310199938.6公开了一种自愈合环保型钢铁常温发黑剂，该发黑剂采用硝酸铜、四水合钼酸铵、硫代硫酸钠、磷酸二氢钠、草酸、硫酸镍、二甲基甲酰胺、氧化镧、硫酸铝钾、氯化钠、柠檬酸及表面活性剂等制备，该发黑剂发黑能力较强、无硒环保、工艺简单,发黑所得的钢铁常温发黑膜层具有很好的耐蚀性和自愈合性,但存在溶液沉淀多、发黑层与基体金属结合力较差等缺点。中国专利CN201110030425.3公开了一种锌铬膜发黑剂,原料按质量比为：三氟氯乙烯：78-90％；发黑剂(炭黑)：2-5％；乙烯基氯硅烷：0.1-0.5％；磷酸二氢锌和硫酸铁：3-5％；十二烷基磺酸钠：0.1-1％；全甲醚化氨基树脂：0.1-0.6％混合而成，此发明处理的黑化层是一层含有氟化树脂的膜层,膜层外观黑亮均匀,避免了传统涂漆工艺露白现象，但此工艺制备的发黑剂稳定性差，树脂与炭黑分散不够稳定。以上两者公开的发明专利均需要酸洗除锈，本发明发黑剂发黑剂无硒环保、制备工艺简单，可以直接在钢铁表面除锈发黑，以替代酸洗除锈等工艺，而且具有除锈发黑速度快而防腐性能优良的特点。

发明内容：

本发明针对除锈发黑剂存在的上述技术问题，提供一种常温除锈发黑剂及制备方法，该发黑剂可以直接在钢铁表面除锈发黑，以免去酸洗除锈等工艺和含硒化合物，而且具有除锈发黑速度快而发黑均匀、防腐性能优良的优点。

本发明所提供的一种常温除锈发黑剂的组成及其质量百分数为：

所述复合乳液为改性丙烯酸防锈乳液、ACURE 805乳液及环氧乳液复合而成；所述除锈液为乙二酸、磷酸、磷酸锌及去离子水复合而成；所述发黑液为连苯三酚、水杨酸、葡萄糖酸钠及去离子水复合而成；所述聚苯胺乳液是以十二烷基苯磺酸和单宁酸复合掺杂剂且采用微乳法制备的。

本发明所提供的一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

(1)制备除锈液：

取5份乙二酸加到70份去离子中水搅拌使其完全溶解，再缓慢加入20份85wt％的磷酸搅拌均匀，最后加入5份磷酸锌继续在常温条件下搅拌0.5h后制得所述除锈液。

(2)制备发黑液：

在78份去离子水中先加入10份连苯三酚搅拌使其完全溶解，再加入10份水杨酸搅拌均匀，最后加入2份葡萄糖酸钠，继续在常温条件下搅拌0.5h后制得所述发黑液。

(3)制备复合乳液：

取10份环氧乳液加到60份改性丙烯酸酯防锈乳液中搅拌均匀，再加入30份所述ACURE805乳液，常温搅拌20min使其完全分散均匀后制得所述复合乳液。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在规定量的去离子水中分别加入所述纳米蒙脱土、甘油及聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入步骤(3)制备的复合乳液，最后缓慢加入十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

所述改性丙烯酸防锈乳液为山东宁津五湖化工有限公司生产的WH3108型防锈乳液；所述ACURE 805乳液为上海源禾化工生产的一种含聚碳酸酯的脂肪族阴离子聚氨酯分散体；所述纳米蒙脱土为浙江丰虹新材料股份有限公司生产的SMP-X40型号纳米蒙脱土。

本发明采用除锈液、发黑液与复合乳液进行巧妙的复配，能够在生锈的钢铁构件的表面直接除锈、发黑及成膜从而将除锈、发黑于一体，具有简化工艺、减少污染的特点；由于采用连苯三酚、水杨酸、葡萄糖酸钠组成的环保型发黑液替代有毒性含硒化合物在复合体系产生了意想不到的发黑防腐效果，因为成膜乳液及聚苯胺乳液既能使发黑后成膜致密而且由于聚苯胺的极好的缓蚀作用，再加上成膜助剂十二醇酯和纳米蒙脱土，从而明显提高发黑剂防腐性能。另外，由于采用改性丙烯酸、水性环氧和含聚碳酸酯的脂肪族阴离子聚氨酯分散体的复合，发挥了各自突出的性能，因为聚氨酯、环氧树脂具有成膜温度低、优异的耐水性和附着力，丙烯酸树脂、聚氨酯具有良好的耐候性、保光性，使成膜物乳液各自“扬长避短”故可以产生了意想不到的积极效果。

本发明具有除锈和发黑速度快而均匀、常温发黑、施工方便、可以直接使用于钢构件表面的除锈、发黑、防腐处理而且不含有毒物质等特点，故本发明产品节能环保。

具体实施方式：

实施例1：本发明一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

(1)除锈液的制备：

取5克乙二酸加到70克去离子中水搅拌使其完全溶解，再缓慢加入20克85％的磷酸搅拌均匀，最后加入5克磷酸锌继续在常温条件下搅拌0.5h后便可制得除锈液。

(2)发黑液的制备：

在78克去离子水中先加入10克连苯三酚搅拌使其完全溶解，再加入10克水杨酸搅拌均匀，最后加入2克葡萄糖酸钠、继续在常温条件下搅拌0.5h后便可制得发黑液。

(3)复合乳液的制备：

取10克环氧乳液加到60克改性丙烯酸酯防锈乳液中搅拌均匀，再加入30克ACURE805乳液，常温搅拌20min使其完全分散均匀便可制得复合乳液。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在60克去离子水中分别加入0.1克纳米蒙脱土、0.4克甘油和0.5克聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入10克步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入5克步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入20克步骤(3)复合乳液，最后缓慢加入0.5克十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

实施例2：本发明一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

步骤(1)、(2)和(3)同实施例1。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在50克去离子水中分别加入0.05克纳米蒙脱土、0.2克甘油和0.6克聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入16克步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入4克步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入15克步骤(3)复合乳液，最后缓慢加入0.5克十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

实施例3：本发明一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

步骤(1)、(2)和(3)同实施例1。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在65克去离子水中分别加入0.15克纳米蒙脱土、0.3克甘油和0.8克聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入6克步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入10克步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入25克步骤(3)复合乳液，最后缓慢加入1克十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

实施例4：本发明一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

步骤(1)、(2)和(3)同实施例1。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在65克去离子水中分别加入0.1克纳米蒙脱土、0.2克甘油和0.5克聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入10克步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入7克步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入20克步骤(3)复合乳液，最后缓慢加入0.8克十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

实施例5：本发明一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

步骤(1)、(2)和(3)同实施例1。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在55克去离子水中分别加入0.15克纳米蒙脱土、0.5克甘油和0.5克聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入10克步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入8克步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入20克步骤(3)复合乳液，最后缓慢加入0.8克十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

实施例6：本发明一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

步骤(1)、(2)和(3)同实施例1。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在60克去离子水中分别加入0.15克纳米蒙脱土、0.2克甘油和0.6克聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入15克步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入10克步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入25克步骤(3)复合乳液，最后缓慢加入0.6克十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

实施例7：本发明一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

步骤(1)、(2)和(3)同实施例1。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在65克去离子水中分别加入0.12克纳米蒙脱土、0.4克甘油和0.6克聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入15克步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入8克步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入20克步骤(3)复合乳液，最后缓慢加入1克十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

实施例8：本发明一种常温除锈发黑剂的制备方法具体步骤如下：

步骤(1)、(2)和(3)同实施例1。

(4)制备目标产品常温除锈发黑剂：

在50克去离子水中分别加入0.1克纳米蒙脱土、0.2克甘油和0.6克聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入8克步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入8克步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入20克步骤(3)复合乳液，最后缓慢加入0.5克十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。

将需要发黑的钢铁构件在常温置于本发明实施例1-8制备的常温除锈发黑剂中浸泡3-5min，取出自然晾干检测其性能，主要检测结果见表1。

表1发明目标产品实施例主要性能

实施例	表干时间/min	附着力/次	耐硫酸铜时间/min	发黑效果
					1	42	560	770	良好
2	41	576	755	良好
					3	46	570	760	良好
4	43	568	780	良好
					5	44	575	760	良好
6	46	570	765	良好
					7	45	569	755	良好
8	45	570	765	良好

CuSO₄点滴实验：取出试样用待试样表面干后用标准的硫酸铜溶液点滴,然后观察并记录出现砖红色的时间。

附着力(结合力)测试：用沾酒精的脱脂棉擦净试样表面的油污,待其表面完全干后,用干净的定性滤纸在试样的表面用中等力度均匀来回摩擦。直到某一点出现基体时记下摩擦次数,一般情况下50-60次为合格。

Claims (3)

1.一种常温除锈发黑剂，其特征在于该常温除锈发黑剂的组成及其质量百分数为：

所述复合乳液为改性丙烯酸防锈乳液、ACURE 805乳液及环氧乳液复合而成；所述除锈液为乙二酸、磷酸、磷酸锌及去离子水复合而成；所述发黑液为连苯三酚、水杨酸、葡萄糖酸钠及去离子水复合而成；所述聚苯胺乳液是以十二烷基苯磺酸和单宁酸复合掺杂剂且采用微乳法制备的。

2.根据权利要求1所述的一种常温除锈发黑剂，其特征在于所述改性丙烯酸防锈乳液为山东宁津五湖化工有限公司生产的WH3108型防锈乳液；所述ACURE 805乳液为上海源禾化工生产的一种含聚碳酸酯的脂肪族阴离子聚氨酯分散体；所述纳米蒙脱土为浙江丰虹新材料股份有限公司生产的SMP-X40型号纳米蒙脱土。

3.权利要求1所述一种常温除锈发黑剂的制备方法，其特征在于该方法具体步骤如下：

(1)制备除锈液：

取5份乙二酸加到70份去离子中水搅拌使其完全溶解，再缓慢加入20份85wt％的磷酸搅拌均匀，最后加入5份磷酸锌继续在常温条件下搅拌0.5h后制得所述除锈液；

(2)制备发黑液：

在78份去离子水中先加入10份连苯三酚搅拌使其完全溶解，再加入10份水杨酸搅拌均匀，最后加入2份葡萄糖酸钠，继续在常温条件下搅拌0.5h后制得所述发黑液；

(3)制备复合乳液：

取10份环氧乳液加到60份改性丙烯酸酯防锈乳液中搅拌均匀，再加入30份所述ACURE805乳液，常温搅拌20min使其完全分散均匀后制得所述复合乳液；

(4)制备常温除锈发黑剂：

在规定量的去离子水中分别加入所述纳米蒙脱土、甘油及聚苯胺乳液搅拌均匀，在不断搅拌的情况下先加入步骤(1)制备的除锈液，搅拌均匀后再缓慢加入步骤(2)制备的发黑液，继续搅拌分散20min，再缓慢加入步骤(3)制备的复合乳液，最后缓慢加入十二醇酯，在常温条件继续搅拌0.5h制得所述常温除锈发黑剂。