一种膜层处理液及其制备方法和应用

1.本发明涉及基材防腐技术领域，具体是一种膜层处理液及其制备方法和应用。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.据统计，腐蚀事故约占化工事故的31％，这也对生态环境、经济、人类生命安全造成很大危害。据国外权威机构估计，如果防腐技术得当，腐蚀损失30％
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40％可以挽回。因此提高其安全性、可靠性以及使用寿命，对于节约开支，降低成本，提高生产效率等有着重要的意义。覆膜技术是对钢铁保护最直接、最经济有效的方法之一。传统的金属表面处理工艺(磷化及铬处理)毒性大，而且防护成本高，因此，开发一种环境友好、价格低廉、易于操作的的金属防腐技术成为一个重要的课题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种膜层处理液及其制备方法和应用，以解决现有技术中铁板表面涂层成本高、毒性大、环境污染的问题。本发明通过特定的组分和特定用量，显著提高铁板的防腐性，并解决了毒性大、污染环境等问题。
5.为解决上述技术问题，提供如下技术方案。
6.一种膜层处理液，其由以下重量份的组分组成：1-20份丹宁酸，0.02-3份水解硅烷、100-2000份水；优选的，10份丹宁酸，0.05-1.5份水解硅烷和水；
7.所述水解硅烷由硅烷偶联剂水解得到。
8.进一步的，所述水解硅烷由硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶剂中水解得到。
9.进一步的，硅烷偶联剂的用量为5ml；乙醇和水的混合溶剂的用量为95ml；乙醇和水的重量比为1:4。
10.上述膜层处理液的制备方法，包括如下步骤：
11.(1)硅烷偶联剂溶于乙醇和水混合溶剂中，室温下水解，得到水解硅烷；
12.(2)称取10份丹宁酸溶于1000份水中；
13.(3)取0.05-1.5份水解硅烷与步骤(2)得到的溶液混合均匀，制得膜层处理液。
14.进一步的，水解时间为3-48h。
15.进一步的，水解硅烷的用量为0.35份。
16.将上述膜层处理液涂覆于需要防腐的铁板上，即可得到用于铁板的防腐涂层。
17.上述涂层的具体应用方法为：
18.(1)对铁板进行表面预处理；
19.(2)将表面预处理后的铁板浸入膜层处理液，静置，得到表面涂覆有防腐涂层的铁板；
20.(3)将所述表面涂覆有防腐涂层的铁板取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的铁板。
21.进一步的，所述铁板的表面预处理具体为用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
22.打磨板材所使用的砂纸分别为80目的砂纸、400目的砂纸、800目的砂纸和1200目的砂纸。
23.进一步的，静置时间为1-30min。优选的，静置时间为1min。
24.将所述表面涂覆有防腐涂料的板材干燥的具体方法包括：将表面涂覆有防腐涂料的板材经冲洗后垂直悬挂，静置晾干。
25.将丹宁酸和水解好的硅烷偶联剂以及一定质量的水，搅拌均匀后得到防腐涂料拌合物；用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥；将所述防腐涂料拌合物混合据均匀后，将打磨后的铁板浸入其中，得到表面涂覆有防腐涂层的板材；将所述表面涂覆有防腐涂料的铁板取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
26.本发明的有益效果：
27.(1)本发明由于丹宁酸的引入，代替了传统转化膜层中的有毒或污染成分，实现了环境友好型涂层的制备。且组分简单，即可实现铁板的防腐。
28.(2)本发明的涂层的制备工艺简单、易操作,且成本低。
29.(3)本发明通过特定的组分和特定用量，显著提高铁板的防腐性，并解决了毒性大、污染环境等问题。
附图说明
30.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
31.图1是本发明实施例1至10所得到的具有防腐涂层的板材在含有3.5％氯化钠溶液中的电化学阻抗谱。
具体实施方式
32.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
33.实施例1
34.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
35.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
36.3、取0.05份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
37.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
38.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置10min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
39.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
40.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
41.实施例2
42.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
43.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
44.3、取0.1份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
45.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
46.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置10min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
47.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
48.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
49.实施例3
50.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
51.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
52.3、取0.15份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
53.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
54.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置10min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
55.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
56.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
57.实施例4
58.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
59.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
60.3、取0.35份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
61.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
62.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置10min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
63.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
64.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
65.实施例5
66.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
67.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
68.3、取0.5份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
69.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
70.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置10min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
71.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
72.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
73.实施例6
74.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
75.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
76.3、取1份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
77.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
78.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置10min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
79.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
80.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
81.实施例7
82.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
83.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
84.3、取1.5份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
85.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
86.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置10min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
87.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
88.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
89.实施例8
90.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
91.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
92.3、取0.35份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
93.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
94.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置1min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
95.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
96.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
97.实施例9
98.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
99.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
100.3、取0.35份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
101.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
102.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置15min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
103.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
104.下面是对制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
105.实施例10
106.1、将5ml硅烷偶联剂溶于95ml乙醇和水混合溶剂中(混合溶剂中，乙醇和水的重量比为1:4)，室温下水解24h。
107.2、称取10份丹宁酸溶于1000份水中。
108.3、取0.35份水解硅烷与上述溶液混合均匀，制得膜层处理液。
109.4、用砂纸打磨铁板后，清洗、干燥，除去吸附在管道内壁的灰尘与杂物。
110.5、将打磨后的铁板浸入其中，静置30min,得到表面涂覆有防腐涂层的板材；
111.6、将所述表面涂覆有防腐涂料的板材取出、冲洗，经干燥后，得到具有防腐涂层的板材。
112.下面是对实施例1-10所制备防腐涂层的板材进行防护性能测试。所有的电化学测量都是在电化学工作站(chi 750)上进行的，在三电极电池中，以大铂片为对电极，以ag-agcl电极为参比电极。采用电化学阻抗谱方法，研究了改性铁板在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀行为。
113.变化规律：不同处理浓度下(0.005％、0.01％、0.015％、0.035％、0.05％、0.1％、0.15％)的电化学阻抗谱如图1a所示。在相同浓度的ta下，随着aptes浓度的增加，电化学阻抗谱的形状发生了变化,腐蚀防护效果先增加后降低，在硅烷浓度为0.035％时表现出最好的防腐效果。可以看出从ta膜到ta/aptes膜，ta膜中的扩散效应消失，表明aptes填补了ta膜的缺陷，阻止了界面腐蚀反应中反应粒子的转移过程，出现了膜层的电阻。随着aptes浓
度的持续增加，，整体膜层的防腐作用来自于较大的膜电阻，表明单宁酸和氨基硅烷共沉积增加了膜层的致密性。图1b显示了在处理溶液中浸泡了不同处理时间(1min、10min、15min、30min)的金属衬底的电化学阻抗谱。从图中可以看出，浸泡1min后，膜层电容弧较大，具有良好的耐腐蚀效果。随着处理时间的增加，膜层的电阻急剧下降，这是由于处理溶液中的氢离子的破坏和膜层的剥离。
114.最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。