一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法

摘要

本发明公开了一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，属于水性漆制备技术领域，包括如下步骤：（1）功能填料的制备；（2）原料称取；（3）分散处理。本发明提供了一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，通过在水性漆的制备中添加了一种特制的功能填料，能够有效的改善水性漆的耐油性、耐水性以及耐磨性，并提高了水性漆的漆膜硬度，从很大程度上提升了水性漆的品质。

说明书

技术领域

本发明属于水性漆制备技术领域，具体涉及一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法。

背景技术

铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗拉强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。受限于铸铁本身的特性，其铸造完成后还不能完全直接应用装配，还需要对其进行表面处理，以提升铸件表面的综合性能。具体为增强其耐磨、耐温、耐腐、耐氧化等特性，现今多采用涂料来提高铸件的使用性能，但是现今市面上在售的涂料多存在着漆膜脱落、改善性能差的问题。如申请号为：CN201811294750.9公开了一种生铁铸件用涂料及制备方法。由以下组分组成：聚乙二醇、玛树脂、柯巴树脂、皮胶、松香、乙烯基双硬脂酰胺、二氧化硅、柠檬酸铁铵、琥珀酸单甘油酯、乳酸钙、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、改性填料。本发明针对生铁铸件的使用特性，将原料合理搭配，最终制得的涂料具有良好的粘接性，耐热、耐磨、抗裂性能良好，并且性能稳定，能够有效的提升生铁铸件的使用性能，具有很好的经济效益和市场推广应用价值。其改善效果就比较一般，很难满足市场需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）功能填料的制备：

a. 将石墨烯置于石墨烯分散剂中，超声分散，搅拌得石墨烯悬浮液备用；

b. 将操作a中所得的石墨烯悬浮液倒入到聚四氟乙烯过滤膜上，然后利用抽滤装置在400~500kPa的环境下抽滤制成石墨烯薄膜备用；

c. 将操作b中所得的石墨烯薄膜置于火焰上进行火焰处理，完成后备用；

d. 将纳米石墨粉通过氩气均匀的喷吹到操作c火焰处理后的石墨烯薄膜的表面，完成后备用；

e. 将操作d中处理后的石墨烯薄膜浸入处理液中，在恒温条件下进行超声处理，处理1~2h后，离心，用去离子水冲洗沉淀4~8次后，烘干即可；

（2）原料称取：

称取相应重量份的步骤（1）所得的功能填料12~14份、环氧树脂79~89份、虫胶13~17份、硬脂酸钙1~2份、丙二醇甲醚醋酸酯0.5~0.9份、硅油2~3份、羧甲基纤维素2~3份、聚二甲基硅氧烷0.5~0.9份、硬脂酸镁0.3~0.6份，去离子水备用；

（3）分散处理：

将步骤（2）中称取的所有原料依次投入投入分散缸内，恒温匀速搅拌处理2~4h即可。

进一步地，步骤（1）操作a中所述的超声分散处理时控制超声的频率为30~50kHz。

进一步地，步骤（1）操作c中所述的火焰处理时，石墨烯薄膜距离火焰外焰的距离为1~2cm，火焰处理的时间为5~7min。

通过采用上述技术方案，将石墨烯分散液置于聚四氟乙烯过滤膜上，制成石墨烯薄膜，然后置于火焰上进行火焰处理，通过火焰处理时，火焰中含有处于激发态的O、NO、OH和NH等自由基，随后按照自由基机理在石墨烯薄膜的表面进行氧化，同时引入一些极性的含氧基团，形成极性基团，表面粘接性以及润湿性得到提高，同时石墨烯的表面还产生了微弱的刻蚀。

进一步地，步骤（1）操作d中所述的纳米石墨粉喷吹的厚度为2~4μm。

通过采用上述技术方案，将纳米石墨粉以喷吹的方式喷吹到火焰处理后石墨烯薄膜上，粘结到石墨烯薄膜上，在石墨烯薄膜上形成补强组织，并产生突出的触角，一方面增大了石墨烯薄膜的比表面积，另一方面改善了石墨烯的填充性能。

进一步地，步骤（1）操作e中所述的处理液中各成分及对应重量百分比为：钛酸酯偶联剂7~9%、十二烷基苯磺酸钠12~16%、富里酸3~6%、聚乙二醇1~2%、双乙酸钠0.8~0.9%、钛酸丁酯1.2~1.6%，余量为去离子水。

通过采用上述技术方案，将石墨烯薄膜浸入处理液中，在恒温条件下进行超声处理，促进石墨烯-纳米石墨粉复合结构成分的形成，并有助于功能填料的洗脱。

进一步地，步骤（1）操作e中所述的恒温条件为80~90℃，超声处理时控制超声的频率为60~100kHz。

进一步地，步骤（3）中所述的恒温匀速搅拌处理时控制温度80~90℃，搅拌速度为400~600rpm。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供了一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，通过在水性漆的制备中添加了一种特制的功能填料，能够有效的改善水性漆的耐油性、耐水性以及耐磨性，并提高了水性漆的漆膜硬度，从很大程度上提升了水性漆的品质。

具体实施方式

一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）功能填料的制备：

a. 将石墨烯置于石墨烯分散剂中，30~50kHz的超声分散，搅拌得石墨烯悬浮液备用；

b. 将操作a中所得的石墨烯悬浮液倒入到聚四氟乙烯过滤膜上，然后利用抽滤装置在400~500kPa的环境下抽滤制成石墨烯薄膜备用；

c. 将操作b中所得的石墨烯薄膜置于火焰上进行火焰处理，火焰处理时，石墨烯薄膜距离火焰外焰的距离为1~2cm，火焰处理的时间为5~7min，完成后备用；

d. 将纳米石墨粉通过氩气均匀的喷吹到操作c火焰处理后的石墨烯薄膜的表面，纳米石墨粉喷吹的厚度为2~4μm，完成后备用；

e. 将操作d中处理后的石墨烯薄膜浸入处理液中，在80~90℃的恒温条件下进行超声处理，超声处理时控制超声的频率为60~100kHz，处理1~2h后，离心，用去离子水冲洗沉淀4~8次后，烘干即可；其中处理液中各成分及对应重量百分比为：钛酸酯偶联剂7~9%、十二烷基苯磺酸钠12~16%、富里酸3~6%、聚乙二醇1~2%、双乙酸钠0.8~0.9%、钛酸丁酯1.2~1.6%，余量为去离子水；

（2）原料称取：

称取相应重量份的步骤（1）所得的功能填料12~14份、环氧树脂79~89份、虫胶13~17份、硬脂酸钙1~2份、丙二醇甲醚醋酸酯0.5~0.9份、硅油2~3份、羧甲基纤维素2~3份、聚二甲基硅氧烷0.5~0.9份、硬脂酸镁0.3~0.6份，去离子水备用；

（3）分散处理：

将步骤（2）中称取的所有原料依次投入投入分散缸内，恒温匀速搅拌处理2~4h即可，恒温匀速搅拌处理时控制温度80~90℃，搅拌速度为400~600rpm。

为了对本发明做更进一步的解释，下面结合下述具体实施例进行阐述。

实施例1

一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）功能填料的制备：

a. 将石墨烯置于石墨烯分散剂中，30kHz的超声分散，搅拌得石墨烯悬浮液备用；

b. 将操作a中所得的石墨烯悬浮液倒入到聚四氟乙烯过滤膜上，然后利用抽滤装置在400kPa的环境下抽滤制成石墨烯薄膜备用；

c. 将操作b中所得的石墨烯薄膜置于火焰上进行火焰处理，火焰处理时，石墨烯薄膜距离火焰外焰的距离为1cm，火焰处理的时间为5min，完成后备用；

d. 将纳米石墨粉通过氩气均匀的喷吹到操作c火焰处理后的石墨烯薄膜的表面，纳米石墨粉喷吹的厚度为2μm，完成后备用；

e. 将操作d中处理后的石墨烯薄膜浸入处理液中，在80℃的恒温条件下进行超声处理，超声处理时控制超声的频率为60kHz，处理1h后，离心，用去离子水冲洗沉淀4次后，烘干即可；其中处理液中各成分及对应重量百分比为：钛酸酯偶联剂7%、十二烷基苯磺酸钠12%、富里酸3%、聚乙二醇1%、双乙酸钠0.8%、钛酸丁酯1.2%，余量为去离子水；

（2）原料称取：

称取相应重量份的步骤（1）所得的功能填料12份、环氧树脂79份、虫胶13份、硬脂酸钙1份、丙二醇甲醚醋酸酯0.5份、硅油2份、羧甲基纤维素2份、聚二甲基硅氧烷0.5份、硬脂酸镁0.3份，去离子水备用；

（3）分散处理：

将步骤（2）中称取的所有原料依次投入投入分散缸内，恒温匀速搅拌处理2h即可，恒温匀速搅拌处理时控制温度80℃，搅拌速度为400rpm。

实施例2

一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）功能填料的制备：

a. 将石墨烯置于石墨烯分散剂中，40kHz的超声分散，搅拌得石墨烯悬浮液备用；

b. 将操作a中所得的石墨烯悬浮液倒入到聚四氟乙烯过滤膜上，然后利用抽滤装置在450kPa的环境下抽滤制成石墨烯薄膜备用；

c. 将操作b中所得的石墨烯薄膜置于火焰上进行火焰处理，火焰处理时，石墨烯薄膜距离火焰外焰的距离为1.5cm，火焰处理的时间为6min，完成后备用；

d. 将纳米石墨粉通过氩气均匀的喷吹到操作c火焰处理后的石墨烯薄膜的表面，纳米石墨粉喷吹的厚度为3μm，完成后备用；

e. 将操作d中处理后的石墨烯薄膜浸入处理液中，在85℃的恒温条件下进行超声处理，超声处理时控制超声的频率为80kHz，处理1.5h后，离心，用去离子水冲洗沉淀6次后，烘干即可；其中处理液中各成分及对应重量百分比为：钛酸酯偶联剂8%、十二烷基苯磺酸钠14%、富里酸4.5%、聚乙二醇1.5%、双乙酸钠0.85%、钛酸丁酯1.4%，余量为去离子水；

（2）原料称取：

称取相应重量份的步骤（1）所得的功能填料13份、环氧树脂84份、虫胶15份、硬脂酸钙1.5份、丙二醇甲醚醋酸酯0.7份、硅油2.5份、羧甲基纤维素2.5份、聚二甲基硅氧烷0.7份、硬脂酸镁0.45份，去离子水备用；

（3）分散处理：

将步骤（2）中称取的所有原料依次投入投入分散缸内，恒温匀速搅拌处理3h即可，恒温匀速搅拌处理时控制温度85℃，搅拌速度为500rpm。

实施例3

一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）功能填料的制备：

a. 将石墨烯置于石墨烯分散剂中，50kHz的超声分散，搅拌得石墨烯悬浮液备用；

b. 将操作a中所得的石墨烯悬浮液倒入到聚四氟乙烯过滤膜上，然后利用抽滤装置在500kPa的环境下抽滤制成石墨烯薄膜备用；

c. 将操作b中所得的石墨烯薄膜置于火焰上进行火焰处理，火焰处理时，石墨烯薄膜距离火焰外焰的距离为2cm，火焰处理的时间为7min，完成后备用；

d. 将纳米石墨粉通过氩气均匀的喷吹到操作c火焰处理后的石墨烯薄膜的表面，纳米石墨粉喷吹的厚度为4μm，完成后备用；

e. 将操作d中处理后的石墨烯薄膜浸入处理液中，在90℃的恒温条件下进行超声处理，超声处理时控制超声的频率为100kHz，处理2h后，离心，用去离子水冲洗沉淀8次后，烘干即可；其中处理液中各成分及对应重量百分比为：钛酸酯偶联剂9%、十二烷基苯磺酸钠16%、富里酸6%、聚乙二醇2%、双乙酸钠0.9%、钛酸丁酯1.6%，余量为去离子水；

（2）原料称取：

称取相应重量份的步骤（1）所得的功能填料14份、环氧树脂89份、虫胶17份、硬脂酸钙2份、丙二醇甲醚醋酸酯0.9份、硅油3份、羧甲基纤维素3份、聚二甲基硅氧烷0.9份、硬脂酸镁0.6份，去离子水备用；

（3）分散处理：

将步骤（2）中称取的所有原料依次投入投入分散缸内，恒温匀速搅拌处理4h即可，恒温匀速搅拌处理时控制温度90℃，搅拌速度为600rpm。

实施例4

一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）原料称取：

称取相应重量份石墨烯13份、环氧树脂84份、虫胶15份、硬脂酸钙1.5份、丙二醇甲醚醋酸酯0.7份、硅油2.5份、羧甲基纤维素2.5份、聚二甲基硅氧烷0.7份、硬脂酸镁0.45份，去离子水备用；

（2）分散处理：

将步骤（1）中称取的所有原料依次投入投入分散缸内，恒温匀速搅拌处理3h即可，恒温匀速搅拌处理时控制温度85℃，搅拌速度为500rpm。

实施例5

一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）原料称取：

称取相应重量份的环氧树脂97份、虫胶15份、硬脂酸钙1.5份、丙二醇甲醚醋酸酯0.7份、硅油2.5份、羧甲基纤维素2.5份、聚二甲基硅氧烷0.7份、硬脂酸镁0.45份，去离子水备用；

（2）分散处理：

将步骤（1）中称取的所有原料依次投入投入分散缸内，恒温匀速搅拌处理3h即可，恒温匀速搅拌处理时控制温度85℃，搅拌速度为500rpm。

对照组

申请号为：CN201811294750.9公开的一种生铁铸件用涂料及制备方法。具体参照该发明具体实施方式部分实施例2的方法。

为了对比本发明效果，分别用上述实施例2、实施例4、实施例5以及对照组的方法对应制备水性漆，然后同时测定水性漆的性能参照GB/T 6739—1996测定硬度；参照GB/T1768—1979(1989)测定耐磨性；GB/T 9274—1988漆膜耐化学试剂性测定法(浸泡法)进行测试耐水性；每组每个指标测定时时做5个平行试验，取平均值作为最终测试结果。硬度、耐磨性、耐水性以及耐磨性的试验对比数据如下表1所示。

表1

由上表1可以看出，本发明提供了一种用于改善生铁铸件表面性能的水性漆的制备方法，通过在水性漆的制备中添加了一种特制的功能填料，能够有效的改善水性漆的耐油性、耐水性以及耐磨性，并提高了水性漆的漆膜硬度，从很大程度上提升了水性漆的品质。