一种适用于汽车发动机铸铁部件的防锈涂料的制作方法

2021-02-02 19:02:28|

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本发明涉及一种涂料制备技术领域，特别涉及一种适用于汽车发动机铸铁部件的防锈涂料。

背景技术：

汽车发动机是为汽车提供动力的机器，是汽车的心脏，影响汽车的动力性、经济性和环保性。根据动力来源不同，汽车发动机可分为柴油发动机、汽油发动机、电动汽车电动机以及混合动力等。发动机为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。简单来说，发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（柴油）或天然气的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本的原理。发动机的所有结构都是为能量转换服务的，发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制方面都有很大的提高，但其基本原理仍然没有改变。

汽车发动机的保护十分重要，其中需要做到的主要就是防锈工作。当前，防锈涂料作为金属锈蚀防护的主要手段，受到了各方的高度重视。然而现有的防锈涂料在耐摩擦、耐候性上依然不能够达到较好的效果，并且在涂装过程中产生了大量的挥发性有机化合物和难以降解的重金属污染问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种适用于汽车发动机铸铁部件的防锈涂料，显著提高涂层的防锈性能，一次喷涂即可达到预期作用效果，提高了生产效率，也避免了二次浪费。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适用于汽车发动机铸铁部件的防锈涂料，按照重量份计由以下成分制成：聚丙烯酸酯乳液70-80份、二甲基乙醇胺10-15份、甲基丙烯酸钠2.5-2.7份、无机纳米填料0.4-0.5份、分散剂0.2-0.3份、邻苯二甲酸氢钾0.6-0.8份、消泡剂0.3-0.5份、偶氮二异丁腈0.2-0.4份、丙酮8-10份、去离子水30-50份，所述无机纳米填料的制备方法包括以下步骤：

（1）将20-25克氧化钙置于烧杯中，加入80-90毫升去离子水，在500-600转/分钟下搅拌溶解30-40分钟，静置10-12小时得到氢氧化钙浆液，称取25-30克六水合氯化铁，加入到60-70毫升氢氧化钠溶液中，置于50-55℃恒温水浴锅中加热，在400-450转/分钟下持续搅拌20-30分钟，冷却静置3-5小时形成氢氧化铁溶胶；

（2）将氢氧化铁溶胶与氢氧化钙浆液混合，并加入8-10克十二烷基苯磺酸钠，搅拌下同时升温至50-60℃，超声分散15-20分钟，使用磷酸缓冲液调节体系ph值在7.2-7.3之间，将混合液置于反应釜中，设定反应温度为240-250℃，反应时间为18-20小时，反应结束后将上层液倒去，剩余反应物依次使用去离子水和无水乙醇清洗2-3遍，然后在70-80℃干燥箱中干燥8-10小时，冷却后研磨成粉即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述聚丙烯酸酯乳液固含量在45-55%之间。

作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的无机纳米填料粒径大小在20-60纳米之间。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为1.6-1.8摩尔/升。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述磷酸缓冲液ph值在6.6-6.8之间。

作为对上述方案的进一步描述，所述防锈涂料涂膜厚度在45-50微米之间。

所述消泡剂为tg810。

所述分散剂为tg755。

本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有汽车发动机铸铁部件防锈涂层性能不足的问题，本发明提供了一种适用于汽车发动机铸铁部件的防锈涂料，在涂料中添加制备得到的无机纳米填料，所述纳米颗粒向高分子树脂靠拢，形成紧密堆积，在助剂的作用下相互扩散，贯穿聚结成一体，与成膜物质的极性基团交联，作为疏水链段，在提高涂料分散性的同时，形成致密的三维网状结构，极大的发挥了纳米粒子的活性，阻断极性输水通道，防止水与腐蚀介质的渗透与扩散，显著提高涂层的防锈性能，一次喷涂即可达到预期作用效果，提高了生产效率，也避免了二次浪费，本发明研究了涂料成膜物质与纳米粒子结合作用的理化性能以及对铸铁部件防锈性能的影响规律，能够实现汽车发动机维护保养的现实意义，提升了铸铁制品的使用性能，延长了使用寿命，带来了更多的经济效益和社会效益；促进了防锈涂料在汽车零部件生产方面的应用和发展，促进了产品性能的升级，能够实现提高防锈水性涂料的功能性以及提高市场竞争力的现实意义，显著促进现代化涂料业与环保业快速发展以及资源可持续发展，是一种极为值得推广使用的技术方案。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。

实施例1

一种适用于汽车发动机铸铁部件的防锈涂料，按照重量份计由以下成分制成：聚丙烯酸酯乳液70份、二甲基乙醇胺10份、甲基丙烯酸钠2.5份、无机纳米填料0.4份、分散剂0.2份、邻苯二甲酸氢钾0.6份、消泡剂0.3份、偶氮二异丁腈0.2份、丙酮8份、去离子水30份，所述无机纳米填料的制备方法包括以下步骤：

（1）将20克氧化钙置于烧杯中，加入80毫升去离子水，在500转/分钟下搅拌溶解30分钟，静置10小时得到氢氧化钙浆液，称取25克六水合氯化铁，加入到60毫升氢氧化钠溶液中，置于50℃恒温水浴锅中加热，在400转/分钟下持续搅拌20分钟，冷却静置3小时形成氢氧化铁溶胶；

（2）将氢氧化铁溶胶与氢氧化钙浆液混合，并加入8克十二烷基苯磺酸钠，搅拌下同时升温至50℃，超声分散15分钟，使用磷酸缓冲液调节体系ph值在7.2-7.3之间，将混合液置于反应釜中，设定反应温度为240℃，反应时间为18小时，反应结束后将上层液倒去，剩余反应物依次使用去离子水和无水乙醇清洗2遍，然后在70℃干燥箱中干燥8小时，冷却后研磨成粉即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述聚丙烯酸酯乳液固含量在45-55%之间。

作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的无机纳米填料粒径大小在20-60纳米之间。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为1.6摩尔/升。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述磷酸缓冲液ph值在6.6-6.8之间。

作为对上述方案的进一步描述，所述防锈涂料涂膜厚度在45-50微米之间。

所述消泡剂为tg810。

所述分散剂为tg755。

性能测试：以cr18ni9型不锈钢合金钢材作为试验对象，采用实施例1制备得到的防锈涂料对其进行涂膜。按照gb/t9274-1988、gb/t8923-1988测定漆膜的耐酸碱腐蚀性能、钢材表面锈蚀等级，按照gb/t1771-2007测定漆膜的耐盐雾性能、按照gb/t1865-1997测定漆膜的耐人工气候老化性能；结果表明：经过500小时的盐雾试验，钢材表面不起泡、不锈蚀，经过耐碱性（0.5摩尔/升的氢氧化钠溶液处理24小时）测试，漆膜表面无异常，经过耐酸性（0.3摩尔/升的硫酸溶液处理24小时）测试，漆膜表面无异常。

其他性能：漆膜的附着力测定参照gb/t9286-1998进行，硬度测试参照gb/t6793-2006进行，结果表明涂层的硬度为4h，附着力为0级，耐冲击强度为78kg·cm。

实施例2

一种适用于汽车发动机铸铁部件的防锈涂料，按照重量份计由以下成分制成：聚丙烯酸酯乳液75份、二甲基乙醇胺12份、甲基丙烯酸钠2.6份、无机纳米填料0.45份、分散剂0.25份、邻苯二甲酸氢钾0.7份、消泡剂0.4份、偶氮二异丁腈0.3份、丙酮9份、去离子水40份，所述无机纳米填料的制备方法包括以下步骤：

（1）将22克氧化钙置于烧杯中，加入85毫升去离子水，在550转/分钟下搅拌溶解35分钟，静置11小时得到氢氧化钙浆液，称取28克六水合氯化铁，加入到65毫升氢氧化钠溶液中，置于53℃恒温水浴锅中加热，在430转/分钟下持续搅拌25分钟，冷却静置4小时形成氢氧化铁溶胶；

（2）将氢氧化铁溶胶与氢氧化钙浆液混合，并加入9克十二烷基苯磺酸钠，搅拌下同时升温至55℃，超声分散18分钟，使用磷酸缓冲液调节体系ph值在7.2-7.3之间，将混合液置于反应釜中，设定反应温度为245℃，反应时间为19小时，反应结束后将上层液倒去，剩余反应物依次使用去离子水和无水乙醇清洗2遍，然后在75℃干燥箱中干燥9小时，冷却后研磨成粉即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述聚丙烯酸酯乳液固含量在45-55%之间。

作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的无机纳米填料粒径大小在20-60纳米之间。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为1.7摩尔/升。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述磷酸缓冲液ph值在6.6-6.8之间。

作为对上述方案的进一步描述，所述防锈涂料涂膜厚度在45-50微米之间。

所述消泡剂为tg810。

所述分散剂为tg755。

其他性能：漆膜的附着力测定参照gb/t9286-1998进行，硬度测试参照gb/t6793-2006进行，结果表明涂层的硬度为4h，附着力为0级，耐冲击强度为80kg·cm。

实施例3

一种适用于汽车发动机铸铁部件的防锈涂料，按照重量份计由以下成分制成：聚丙烯酸酯乳液80份、二甲基乙醇胺15份、甲基丙烯酸钠2.7份、无机纳米填料0.5份、分散剂0.3份、邻苯二甲酸氢钾0.8份、消泡剂0.5份、偶氮二异丁腈0.4份、丙酮10份、去离子水50份，所述无机纳米填料的制备方法包括以下步骤：

（1）将25克氧化钙置于烧杯中，加入90毫升去离子水，在600转/分钟下搅拌溶解40分钟，静置12小时得到氢氧化钙浆液，称取30克六水合氯化铁，加入到70毫升氢氧化钠溶液中，置于55℃恒温水浴锅中加热，在450转/分钟下持续搅拌30分钟，冷却静置5小时形成氢氧化铁溶胶；

（2）将氢氧化铁溶胶与氢氧化钙浆液混合，并加入10克十二烷基苯磺酸钠，搅拌下同时升温至60℃，超声分散20分钟，使用磷酸缓冲液调节体系ph值在7.2-7.3之间，将混合液置于反应釜中，设定反应温度为250℃，反应时间为20小时，反应结束后将上层液倒去，剩余反应物依次使用去离子水和无水乙醇清洗3遍，然后在80℃干燥箱中干燥10小时，冷却后研磨成粉即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述聚丙烯酸酯乳液固含量在45-55%之间。

作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的无机纳米填料粒径大小在20-60纳米之间。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为1.8摩尔/升。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述磷酸缓冲液ph值在6.6-6.8之间。

作为对上述方案的进一步描述，所述防锈涂料涂膜厚度在45-50微米之间。

所述消泡剂为tg810。

所述分散剂为tg755。

其他性能：漆膜的附着力测定参照gb/t9286-1998进行，硬度测试参照gb/t6793-2006进行，结果表明涂层的硬度为4h，附着力为0级，耐冲击强度为79kg·cm。

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