铝合金表面用高性能涂料.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910268697.3 (22)申请日 2019.04.04 (71)申请人 刘珍 地址 230000 安徽省合肥市新站区工业园 高压线北路48号 (72)发明人 刘珍 (74)专利代理机构 合肥广源知识产权代理事务 所(普通合伙) 34129 代理人 徐国法 (51)Int.Cl. C09D 4/02(2006.01) C09D 4/06(2006.01) C09D 5/08(2006.01) C09D 5/16(2006.01) (54)发明名称 一种铝合金表面用高性能。

2、涂料 (57)摘要 本发明公开了一种铝合金表面用高性能涂 料， 由以下成分制成： 聚丙烯酸酯乳液、 二甲基乙 醇胺、 异丙醇、 2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、 改性纳米硅藻土、 偶联剂、 高性能碳纤维、 纳米三 氧化、 氟碳树脂、 流平剂； 本发明制备的涂料能够 通过形成的致密的表面涂层的屏蔽作用有效的 阻止腐蚀介质与铝合金表面接触， 屏蔽了水、 氧、 离子等腐蚀因子的流通， 涂层隔断了腐蚀电池的 通路， 增大了电阻， 从而对铝合金起到了良好的 防腐效果。 权利要求书1页 说明书6页 CN 109957270 A 2019.07.02 CN 109957270 A 1.一种铝合金表面用高性能。

3、涂料， 其特征在于， 按重量份计由以下成分制成： 聚丙烯酸 酯乳液80-90、 二甲基乙醇胺5-8、 异丙醇15-20、 2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯6-8、 改性 纳米硅藻土16-20、 偶联剂1-3、 高性能碳纤维8-12、 纳米三氧化钼2-3、 氟碳树脂16-24、 流平 剂1.2-1.5； 所述改性纳米硅藻土制备方法为： 向反应釜内添加去离子水， 然后再向去离子水中均匀分散纳米硅藻土， 配制成质量分 数为22.8%的纳米硅藻土分散液， 然后向纳米硅藻土分散液中添加纳米硅藻土质量1.5%的 2-疏基苯并噻唑、 0.12%的CopCS催化剂， 以1200r/min转速搅拌30min， 然。

4、后再添加纳米硅藻 土质量1.2%的叔丁胺， 加热至65， 通入氧气， 使得反应釜内压力为0.42MPa， 然后保持3小 时， 再降低至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即得。 2.根据权利要求1所述的一种铝合金表面用高性能涂料， 其特征在于， 所述高性能碳纤 维制备方法包括以下步骤： （1） 碳纤维预处理： 将聚硼硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳纤维均匀混合后， 添加到甲苯 中， 然后再添加到反应釜内， 通入氦气， 排出反应釜内空气， 在210-215下搅拌反应5小时， 然后自然冷却至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到预处理碳纤维； （2） 磷酸处理： 将上述处理后的预处理碳纤维浸。

5、泡到磷酸溶液中， 在55下超声波处理 35min， 然后自然静置1小时， 然后再过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到磷酸化预处理碳纤维； （3） 原位改性处理： 将上述得到的磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的 混合溶液中， 在42水浴温度下， 以200r/min转速搅拌40min， 然后再缓慢滴加正硅酸乙酯， 然后调节温度至55， 以500r/min转速搅拌5小时， 然后再进行过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即 得。 3.根据权利要求2所述的一种铝合金表面用高性能涂料， 其特征在于， 所述二甲苯可溶 煤沥青制备方法为： 将煤沥青粉碎至1200目， 得到煤沥青粉末， 然后将煤沥青粉末。

6、添加到二 甲苯中， 加热至60， 再添加煤沥青粉末质量1.2%的二月桂酸二丁基锡， 以1200r/min转速 搅拌40min， 然后静置1小时， 过滤， 取滤液， 将滤液再132下减压蒸馏5小时， 除去二甲苯， 得到固体二甲苯可溶煤沥青。 4.根据权利要求2所述的一种铝合金表面用高性能涂料， 其特征在于， 所述聚鹏硅氧 烷、 二甲苯可熔煤沥青、 碳纤维、 甲苯混合质量比为3:5:18:32。 5.根据权利要求2所述的一种铝合金表面用高性能涂料， 其特征在于， 所述磷酸溶液浓 度为0.38mol/L。 6.根据权利要求2所述的一种铝合金表面用高性能涂料， 其特征在于， 所述超声波频率 为40kH。

7、z， 功率为850W。 7.根据权利要求2所述的一种铝合金表面用高性能涂料， 其特征在于， 所述磷酸化预处 理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的混合溶液中， 磷酸化预处理碳纤维、 乙醇、 氨水、 去 离子水混合比例为115g： 65ml： 80ml： 300ml。 8.根据权利要求1所述的一种铝合金表面用高性能涂料， 其特征在于， 所述偶联剂为有 机硅烷偶联剂。 9.根据权利要求1所述的一种铝合金表面用高性能涂料， 其特征在于， 所述流平剂为硅 油。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109957270 A 2 一种铝合金表面用高性能涂料 技术领域 0001 本发明属于铝合金领域， 具体涉。

8、及一种铝合金表面用高性能涂料。 背景技术 0002 铝合金的密度较低、 耐腐蚀性能好、 比强度高、 容易加工成型， 使得铝合金制品在 海洋环境和航空领域得到广泛的应用， 在常规大气腐蚀环境中， 铝合金表面能够形成致密 的氧化物保护膜而具有较好的耐蚀性， 但是在沿海和内陆湿热环境下， 由于环境中含有氯 化物、 硫化物等有害腐蚀介质， 铝合金结构具有很强的腐蚀敏感性， 与其它材料相比， 铝合 金材料的腐蚀问题尤为突出， 在海洋环境中， 铝合金很容易发生小孔腐蚀， 主要由于铝合金 表面的局部区域会受到氯离子的侵蚀作用， 铝合金表面致密的钝化膜发生破裂， 出现向内 部发展的小孔， 而其他部分腐蚀较为轻。

9、微， 因此， 如何更好的防护铝合金是所需要就解决的 技术问题， 现有的涂料对铝合金表面涂覆处理耐腐蚀性能一般， 同时海水中含有大量的微 生物， 会腐蚀分解涂层， 造成涂层寿命大幅度缩短， 无法满足市场需求。 发明内容 0003 本发明的目的是针对现有的问题， 提供了一种铝合金表面用高性能涂料。 0004 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种铝合金表面用高性能涂料， 按重量份计由以下成分制成： 聚丙烯酸酯乳液80-90、 二甲基乙醇胺5-8、 异丙醇15-20、 2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯6-8、 改性纳米硅藻土16- 20、 偶联剂1-3、 高性能碳纤维8-12、 纳米三氧化钼2-3、 。

10、氟碳树脂16-24、 流平剂1.2-1.5； 所述改性纳米硅藻土制备方法为： 向反应釜内添加去离子水， 然后再向去离子水中均匀分散纳米硅藻土， 配制成质量分 数为22.8%的纳米硅藻土分散液， 然后向纳米硅藻土分散液中添加纳米硅藻土质量1.5%的 2-疏基苯并噻唑、 0.12%的CopCS催化剂， 以1200r/min转速搅拌30min， 然后再添加纳米硅藻 土质量1.2%的叔丁胺， 加热至65， 通入氧气， 使得反应釜内压力为0.42MPa， 然后保持3小 时， 再降低至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即得。 进一步的， 所述高性能碳纤维制备方法包括以下步骤： （1） 碳纤维预处理： 。

11、将聚硼硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳纤维均匀混合后， 添加到甲苯 中， 然后再添加到反应釜内， 通入氦气， 排出反应釜内空气， 在210-215下搅拌反应5小时， 然后自然冷却至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到预处理碳纤维； （2） 磷酸处理： 将上述处理后的预处理碳纤维浸泡到磷酸溶液中， 在55下超声波处理 35min， 然后自然静置1小时， 然后再过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到磷酸化预处理碳纤维； （3） 原位改性处理： 将上述得到的磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的 混合溶液中， 在42水浴温度下， 以200r/min转速搅拌40min， 然后再缓慢滴加正。

12、硅酸乙酯， 然后调节温度至55， 以500r/min转速搅拌5小时， 然后再进行过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即 得。 说明书 1/6 页 3 CN 109957270 A 3 0005 进一步的， 所述二甲苯可溶煤沥青制备方法为： 将煤沥青粉碎至1200目， 得到煤沥 青粉末， 然后将煤沥青粉末添加到二甲苯中， 加热至60， 再添加煤沥青粉末质量1.2%的二 月桂酸二丁基锡， 以1200r/min转速搅拌40min， 然后静置1小时， 过滤， 取滤液， 将滤液再132 下减压蒸馏5小时， 除去二甲苯， 得到固体二甲苯可溶煤沥青。 0006 进一步的， 所述聚鹏硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳。

13、纤维、 甲苯混合质量比为3:5: 18:32。 0007 进一步的， 所述磷酸溶液浓度为0.38mol/L。 0008 进一步的， 所述超声波频率为40kHz， 功率为850W。 0009 进一步的， 所述磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的混合溶液中， 磷酸化预处理碳纤维、 乙醇、 氨水、 去离子水混合比例为115g： 65ml： 80ml： 300ml。 0010 进一步的， 所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。 0011 进一步的， 所述流平剂为硅油。 0012 有益效果： 本发明制备的涂料能够通过形成的致密的表面涂层的屏蔽作用有效的 阻止腐蚀介质与铝合金表面接触， 屏蔽了水、 氧。

14、、 离子等腐蚀因子的流通， 涂层隔断了腐蚀 电池的通路， 增大了电阻， 从而对铝合金起到了良好的防腐效果， 本发明通过制备的高性能 纤维与氟碳树脂的协同作用， 能够有效的防止涂层因昼夜交替产生的张力变化诱导涂层失 效开裂的现象发生， 通过2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯与改性纳米硅藻土的协同作用， 能够一定程度上提高涂层的耐老化性能， 降低涂层因光老化产生酮、 醇、 酸等小分子结构促 使老化进程的发展， 通过各成分的协同作用， 能够有效的提高涂层的化学稳定性， 抑制海洋 中水分子等电解质透过涂层孔隙与应力作用下会向内渗透， 导致涂层与铝合金基体表面之 间的附着力降低现象发生， 海洋中微表面生物参。

15、与生物腐蚀与降解形式非常多样化， 大量 微生物附着在材料表面形成一层菌膜， 并进一步的形成微型生物粘膜， 这种生物粘膜污染 不仅影响涂层表面的腐蚀进程， 同时也在很大程度上影响了铝合金设备的使用性能， 本发 明制备的高性能涂料形成的涂膜表面具有较高的接触角， 疏水性能优异， 能够更好的防止 海洋污染物附着， 抑制生物粘膜的形成， 达到良好的防污效果， 同时也避免了涂层被生物腐 蚀， 同时， 在经过长时间浸泡后， 涂膜表面接触角降低幅度较小， 能够长时间保持较好的疏 水性能。 具体实施方式 0013 实施例1 一种铝合金表面用高性能涂料， 按重量份计由以下成分制成： 聚丙烯酸酯乳液80、 二甲 。

16、基乙醇胺5、 异丙醇15、 2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯6、 改性纳米硅藻土16、 偶联剂1、 高 性能碳纤维8、 纳米三氧化钼2、 氟碳树脂16、 流平剂1.2； 所述改性纳米硅藻土制备方法为： 向反应釜内添加去离子水， 然后再向去离子水中均匀分散纳米硅藻土， 配制成质量分 数为22.8%的纳米硅藻土分散液， 然后向纳米硅藻土分散液中添加纳米硅藻土质量1.5%的 2-疏基苯并噻唑、 0.12%的CopCS催化剂， 以1200r/min转速搅拌30min， 然后再添加纳米硅藻 土质量1.2%的叔丁胺， 加热至65， 通入氧气， 使得反应釜内压力为0.42MPa， 然后保持3小 时， 再降低至。

17、室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即得。 说明书 2/6 页 4 CN 109957270 A 4 进一步的， 所述高性能碳纤维制备方法包括以下步骤： （1） 碳纤维预处理： 将聚硼硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳纤维均匀混合后， 添加到甲苯 中， 然后再添加到反应釜内， 通入氦气， 排出反应釜内空气， 在210下搅拌反应5小时， 然后 自然冷却至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到预处理碳纤维； （2） 磷酸处理： 将上述处理后的预处理碳纤维浸泡到磷酸溶液中， 在55下超声波处理 35min， 然后自然静置1小时， 然后再过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到磷酸化预处理碳纤维； （3。

18、） 原位改性处理： 将上述得到的磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的 混合溶液中， 在42水浴温度下， 以200r/min转速搅拌40min， 然后再缓慢滴加正硅酸乙酯， 然后调节温度至55， 以500r/min转速搅拌5小时， 然后再进行过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即 得。 0014 进一步的， 所述二甲苯可溶煤沥青制备方法为： 将煤沥青粉碎至1200目， 得到煤沥 青粉末， 然后将煤沥青粉末添加到二甲苯中， 加热至60， 再添加煤沥青粉末质量1.2%的二 月桂酸二丁基锡， 以1200r/min转速搅拌40min， 然后静置1小时， 过滤， 取滤液， 将滤液再132 下减压蒸。

19、馏5小时， 除去二甲苯， 得到固体二甲苯可溶煤沥青。 0015 进一步的， 所述聚鹏硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳纤维、 甲苯混合质量比为3:5: 18:32。 0016 进一步的， 所述磷酸溶液浓度为0.38mol/L。 0017 进一步的， 所述超声波频率为40kHz， 功率为850W。 0018 进一步的， 所述磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的混合溶液中， 磷酸化预处理碳纤维、 乙醇、 氨水、 去离子水混合比例为115g： 65ml： 80ml： 300ml。 0019 进一步的， 所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。 0020 进一步的， 所述流平剂为硅油。 0021 实施。

20、例2 一种铝合金表面用高性能涂料， 按重量份计由以下成分制成： 聚丙烯酸酯乳液90、 二甲 基乙醇胺8、 异丙醇20、 2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯8、 改性纳米硅藻土20、 偶联剂3、 高 性能碳纤维12、 纳米三氧化钼3、 氟碳树脂24、 流平剂1.5； 所述改性纳米硅藻土制备方法为： 向反应釜内添加去离子水， 然后再向去离子水中均匀分散纳米硅藻土， 配制成质量分 数为22.8%的纳米硅藻土分散液， 然后向纳米硅藻土分散液中添加纳米硅藻土质量1.5%的 2-疏基苯并噻唑、 0.12%的CopCS催化剂， 以1200r/min转速搅拌30min， 然后再添加纳米硅藻 土质量1.2%的叔丁胺。

21、， 加热至65， 通入氧气， 使得反应釜内压力为0.42MPa， 然后保持3小 时， 再降低至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即得。 进一步的， 所述高性能碳纤维制备方法包括以下步骤： （1） 碳纤维预处理： 将聚硼硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳纤维均匀混合后， 添加到甲苯 中， 然后再添加到反应釜内， 通入氦气， 排出反应釜内空气， 在215下搅拌反应5小时， 然后 自然冷却至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到预处理碳纤维； （2） 磷酸处理： 将上述处理后的预处理碳纤维浸泡到磷酸溶液中， 在55下超声波处理 35min， 然后自然静置1小时， 然后再过滤， 洗涤， 烘干至恒。

22、重， 得到磷酸化预处理碳纤维； （3） 原位改性处理： 将上述得到的磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的 说明书 3/6 页 5 CN 109957270 A 5 混合溶液中， 在42水浴温度下， 以200r/min转速搅拌40min， 然后再缓慢滴加正硅酸乙酯， 然后调节温度至55， 以500r/min转速搅拌5小时， 然后再进行过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即 得。 0022 进一步的， 所述二甲苯可溶煤沥青制备方法为： 将煤沥青粉碎至1200目， 得到煤沥 青粉末， 然后将煤沥青粉末添加到二甲苯中， 加热至60， 再添加煤沥青粉末质量1.2%的二 月桂酸二丁基锡， 以120。

23、0r/min转速搅拌40min， 然后静置1小时， 过滤， 取滤液， 将滤液再132 下减压蒸馏5小时， 除去二甲苯， 得到固体二甲苯可溶煤沥青。 0023 进一步的， 所述聚鹏硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳纤维、 甲苯混合质量比为3:5: 18:32。 0024 进一步的， 所述磷酸溶液浓度为0.38mol/L。 0025 进一步的， 所述超声波频率为40kHz， 功率为850W。 0026 进一步的， 所述磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的混合溶液中， 磷酸化预处理碳纤维、 乙醇、 氨水、 去离子水混合比例为115g： 65ml： 80ml： 300ml。 0027 进一。

24、步的， 所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。 0028 进一步的， 所述流平剂为硅油。 0029 实施例3 一种铝合金表面用高性能涂料， 按重量份计由以下成分制成： 聚丙烯酸酯乳液82、 二甲 基乙醇胺6、 异丙醇18、 2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯7、 改性纳米硅藻土18、 偶联剂2、 高 性能碳纤维10、 纳米三氧化钼2.5、 氟碳树脂19、 流平剂1.3； 所述改性纳米硅藻土制备方法为： 向反应釜内添加去离子水， 然后再向去离子水中均匀分散纳米硅藻土， 配制成质量分 数为22.8%的纳米硅藻土分散液， 然后向纳米硅藻土分散液中添加纳米硅藻土质量1.5%的 2-疏基苯并噻唑、 0.12%的Cop。

25、CS催化剂， 以1200r/min转速搅拌30min， 然后再添加纳米硅藻 土质量1.2%的叔丁胺， 加热至65， 通入氧气， 使得反应釜内压力为0.42MPa， 然后保持3小 时， 再降低至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即得。 进一步的， 所述高性能碳纤维制备方法包括以下步骤： （1） 碳纤维预处理： 将聚硼硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳纤维均匀混合后， 添加到甲苯 中， 然后再添加到反应釜内， 通入氦气， 排出反应釜内空气， 在212下搅拌反应5小时， 然后 自然冷却至室温， 过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到预处理碳纤维； （2） 磷酸处理： 将上述处理后的预处理碳纤维浸泡到磷。

26、酸溶液中， 在55下超声波处理 35min， 然后自然静置1小时， 然后再过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 得到磷酸化预处理碳纤维； （3） 原位改性处理： 将上述得到的磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的 混合溶液中， 在42水浴温度下， 以200r/min转速搅拌40min， 然后再缓慢滴加正硅酸乙酯， 然后调节温度至55， 以500r/min转速搅拌5小时， 然后再进行过滤， 洗涤， 烘干至恒重， 即 得。 0030 进一步的， 所述二甲苯可溶煤沥青制备方法为： 将煤沥青粉碎至1200目， 得到煤沥 青粉末， 然后将煤沥青粉末添加到二甲苯中， 加热至60， 再添加煤沥青粉末质量。

27、1.2%的二 月桂酸二丁基锡， 以1200r/min转速搅拌40min， 然后静置1小时， 过滤， 取滤液， 将滤液再132 下减压蒸馏5小时， 除去二甲苯， 得到固体二甲苯可溶煤沥青。 说明书 4/6 页 6 CN 109957270 A 6 0031 进一步的， 所述聚鹏硅氧烷、 二甲苯可溶煤沥青、 碳纤维、 甲苯混合质量比为3:5: 18:32。 0032 进一步的， 所述磷酸溶液浓度为0.38mol/L。 0033 进一步的， 所述超声波频率为40kHz， 功率为850W。 0034 进一步的， 所述磷酸化预处理碳纤维浸泡到乙醇、 氨水、 去离子水的混合溶液中， 磷酸化预处理碳纤维、 。

28、乙醇、 氨水、 去离子水混合比例为115g： 65ml： 80ml： 300ml。 0035 进一步的， 所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。 0036 进一步的， 所述流平剂为硅油。 0037 对比例1： 与实施例1区别仅在于不添加改性纳米硅藻土。 0038 对比例2： 与实施例1区别仅在于将改性纳米硅藻土替换为CN107175081A方法制备 的改性硅藻土。 0039 对比例3： 与实施例1区别仅在于不添加高性能碳纤维。 0040 对比例4： 与实施例1区别仅在于将高性能碳纤维替换为未改性处理的碳纤维。 0041 将实施例与对比例涂料在室温下涂布于载玻片上， 自然条件下自然成膜， 膜厚度 相差不超。

29、过0.15 m； 动态水接触角测定 将试样载玻片浸泡于天然海水中， 将浸泡时间设置为35天， 浸泡前与浸泡后取出试样 测量接触角， 分别选择6个平整光滑的涂膜处测量接触角， 最后计算平均值， 对比各组涂膜 接触角， 表1 由表1可以看出， 本发明制备的高性能涂料形成的涂膜表面具有较高的接触角， 疏水性 能优异， 能够更好的防止海洋污染物附着， 同时， 在经过长时间浸泡后， 涂膜表面接触角降 低幅度较小， 能够长时间保持较好的疏水性能。 0042 中性盐雾试验： GB 10125-1997； 表2 说明书 5/6 页 7 CN 109957270 A 7 由表2可以看出， 本发明制备的高性能涂料具有优异的耐盐腐蚀性能。 说明书 6/6 页 8 CN 109957270 A 8 。