CN108727918A - 耐腐蚀涂层、喷涂有该涂层的密封件及其制造方法 - Google Patents

耐腐蚀涂层、喷涂有该涂层的密封件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀涂层、喷涂有该涂层的密封件及其制造方法，涉及涂层制品加工技术领域，解决了现有的密封件不能同时兼顾高弹性和耐腐蚀性的技术问题。耐腐蚀涂层包括如下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩分散液50‑55%；二甘醇1‑3%；乙酸丁酯6‑8%；可溶性颜料10‑15%；FoamasterIII消泡剂0.5‑1.5%；Levelling 620流平剂0.5‑1.5%；去离子水补足至100%。本发明中的耐腐蚀涂层可以跟随胶弹性体一起发生形变，不影响橡胶弹性体的弹性，而且与橡胶弹性体具有良好的结合力；通过控制耐腐蚀涂层的厚度，不影响密封件的硬度；而且可承受各类腐蚀性环境，耐腐蚀性远远高于普通橡胶弹性体；在保证橡胶弹性体高弹性和高耐腐蚀性的同时，降低密封件的成本。

Description

耐腐蚀涂层、喷涂有该涂层的密封件及其制造方法
技术领域
本发明涉及涂层制品加工技术领域，更具体地说，它涉及一种耐腐蚀涂层、喷涂有该涂层的密封件及其制造方法。
背景技术
目前密封件大多采用橡胶EPDM、橡胶NBR、氟橡胶、硅橡胶、PTFE(聚四氟乙烯)材质，其中橡胶EPDM和橡胶NBR类具有优异的弹性，密封性能好，成本低，但耐腐蚀性不够优秀，不适用于有较强腐蚀介质的环境；氟橡胶、硅橡胶类具有优异的弹性和密封性，耐腐蚀性同样优异，但是造价成本很高。
在公开号为CN1687223A的中国发明专利中公开了一种低蠕变改性聚四氟乙烯密封件，其组成及质量百分比为：聚四氟乙烯树脂50％～90％，其余为硫酸钡。
上述聚四氟乙烯密封件具有最高的耐腐蚀性，但是表面较硬弹性不好，不适用于密封要求高的环境。因此，需要开发一种低成本、高弹性同时耐受强腐蚀环境的密封件。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种耐腐蚀涂层，通过采用耐腐蚀性优异的聚四氟乙烯制备成涂料，解决上述问题，其具有耐腐蚀性优异、与橡胶弹性体结合具有优异的附着力的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种耐腐蚀涂层，包括如下重量百分比的组分：
聚四氟乙烯浓缩分散液50-55％；
二甘醇1-3％；
乙酸丁酯6-8％；
可溶性颜料10-15％；
FoamasterIII消泡剂0.5-1.5％；
Levelling620流平剂0.5-1.5％；
去离子水补足至100％。
通过采用上述技术方案，聚四氟乙烯由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，其不溶于强酸、强碱和有机溶剂。采用上述配方将其配置成容易喷涂的涂料，而且喷涂在橡胶弹性体表面后，不影响橡胶弹性体的弹性，与橡胶弹性体具有良好的结合力。
二甘醇作为聚四氟乙烯浓缩分散液的溶剂，乙酸丁酯用于溶解颜料且和其他组分互溶，从而形成均一稳定的涂料。
其中，FoamasterIII消泡剂购自巴斯夫股份公司，Levelling 620流平剂购自汉高股份有限公司。
进一步优选为，所述可溶性颜料选自炭黑、氧化钴、氧化铬、钛白粉中的任意一种。
通过采用上述技术方案，使涂层具有不同的颜色。
本发明的目的二在于提供一种密封件，在橡胶弹性体的表面喷涂目的一中的耐腐蚀涂层，得到的密封件具有优异的耐腐蚀性，涂层与橡胶弹性体具有良好的结合力。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种密封件，所述密封件包括橡胶弹性体，所述橡胶弹性体的表面喷涂有如目的一中所述的耐腐蚀涂层，所述耐腐蚀涂层的颜色与橡胶弹性体的颜色不同，所述耐腐蚀涂层的厚度为20-30μm。
通过采用上述技术方案，经试验发现，当耐腐蚀涂层厚度低于20μm时，涂层表面形成不了致密涂膜，影响涂层的耐腐蚀性；耐腐蚀涂层厚度大于30μm时，会降低橡胶弹性体的弹性，因此，耐腐蚀涂层的厚度优选为20-30μm。
耐腐蚀涂层的颜色与橡胶弹性体的颜色不同，密封件在使用过程中会老化，当密封件表面的耐腐蚀涂层发生磨损或者破裂时，其内部的橡胶弹性体会露出，使人们容易发现异常，从而进行更换。
其中，橡胶弹性体是三元乙丙橡胶或丁腈橡胶。
本发明的目的三在于提供一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，采用该方法制造的密封件低成本、弹性好、耐腐蚀性能优异。
为实现上述目的三，本发明提供了如下技术方案：
一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚四氟乙烯浓缩分散液搅拌分散均匀，加入二甘醇、乙酸丁酯、去离子水、可溶性颜料混合搅拌均匀，缓慢加入FoamasterIII消泡剂，搅拌均匀，缓慢加入Levelling620流平剂，搅拌均匀，得到涂料；
步骤二，采用中性洗涤剂将橡胶弹性体的表面清洗干净，去除油污和杂质；
步骤三，把洗涤干净的橡胶弹性体放在烘箱内烘干，烘箱内必须有循环风以确保箱内温度升温均匀一致；
步骤四，将烘干后的橡胶弹性体冷却至常温，采用0.8-1.0mm口径的重力式岩田空气喷枪以0.3-0.5MPa压力在橡胶弹性体的表面喷涂步骤一中的涂料，形成耐腐蚀涂层；
步骤五，将喷涂涂料的橡胶弹性体放置于不高于100℃的烘箱内，缓慢升温至120-150℃，维持20-30分钟，烘箱内必须有循环风以确保箱内温度升温均匀一致；
步骤六，打开箱门，使耐腐蚀涂层自然冷却至室温，得到喷涂有耐腐蚀涂层的密封件。
通过采用上述技术方案，使耐腐蚀涂层在橡胶弹性体表面形成致密的膜，即使橡胶弹性体发生形变时也不会出现裂纹和剥落破点；耐腐蚀涂层厚度薄，不影响橡胶弹性体的弹性和硬度，与橡胶弹性体具有良好的结合力。
进一步优选为，所述步骤二中的中性洗涤剂包括质量比为2:1:1:1:15的丁二酸二辛酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油醇聚氧乙烯醚磺酸钠、乙醇、去离子水。
通过采用上述技术方案，中性洗涤剂不仅可以去除橡胶弹性体表面的油污和杂质，而且不会破坏橡胶弹性体，避免影响橡胶弹性体的力学性能。
进一步优选为，所述步骤三中烘干的温度为100-120℃，烘干时间为10-15分钟。
通过采用上述技术方案，使得橡胶弹性体表面干燥，有利于耐腐蚀涂层附着在其表面。
进一步优选为，所述步骤四中的喷枪距橡胶弹性体的表面的距离为300-400mm，走枪速度为0.03-0.04m/s。
通过采用上述技术方案，通过控制枪距和走强速度，保证涂层厚度在20-30μm。
进一步优选为，所述步骤四中耐腐蚀涂层的厚度为20-30μm。
通过采用上述技术方案，当耐腐蚀涂层厚度低于20μm时，涂层表面形成不了致密涂膜，影响涂层的耐腐蚀性；耐腐蚀涂层厚度大于30μm时，会降低橡胶弹性体的弹性，因此，耐腐蚀涂层的厚度优选为20-30μm。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用耐腐蚀性优异的聚四氟乙烯制备成涂料，并喷涂在橡胶弹性体表面后，涂层可以跟随胶弹性体一起发生形变，不影响橡胶弹性体的弹性，而且与橡胶弹性体具有良好的结合力；
(2)通过控制耐腐蚀涂层的厚度，不影响密封件的硬度；
(3)本发明制造的密封件可承受各类腐蚀性环境，耐腐蚀性远远高于普通橡胶弹性体；
(4)在保证橡胶弹性体高弹性和高耐腐蚀性的同时，降低密封件的成本。
附图说明
图1为实施例6中的密封件的立体剖面图。
附图标记：1、橡胶弹性体；2、耐腐蚀涂层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种耐腐蚀涂层，各组分及其相应的重量百分比如表1所示，可溶性颜料采用氧化钴，其中，FoamasterIII消泡剂购自巴斯夫股份公司，Levelling 620流平剂购自汉高股份有限公司。
实施例2-5：一种耐腐蚀涂层，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量百分比如表1所示。
其中，实施例2中的可溶性颜料采用炭黑，实施例3中的可溶性颜料采用氧化铬，实施例4和5中的可溶性颜料均采用钛白粉。
表1实施例1-5中各组分及其重量百分比
实施例6：如图1所示，一种密封件，包括圆环状的橡胶弹性体1，橡胶弹性体1采用白色丁腈橡胶制成，橡胶弹性体1的表面喷涂有如实施例1中所述的耐腐蚀涂层2，耐腐蚀涂层2的颜色是蓝色，耐腐蚀涂层2的厚度为20μm。
实施例7：一种密封件，与实施例1的不同之处在于，耐腐蚀涂层的厚度为25μm。
实施例8：一种密封件，与实施例1的不同之处在于，耐腐蚀涂层的厚度为30μm。
实施例9：一种密封件，与实施例1的不同之处在于，橡胶弹性体采用白色三元乙丙橡胶制成。
实施例10：一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，本实施例中的橡胶弹性体采用白色丁腈橡胶制成，耐腐蚀涂层的配比与实施例1相同，制造方法包括以下步骤：
步骤一，将聚四氟乙烯浓缩分散液搅拌分散均匀，加入二甘醇、乙酸丁酯、去离子水、可溶性颜料混合搅拌均匀，缓慢加入FoamasterIII消泡剂，搅拌均匀，缓慢加入Levelling620流平剂，搅拌均匀，得到涂料；
步骤二，采用中性洗涤剂将橡胶弹性体的表面清洗干净，去除油污和杂质，中性洗涤剂包括质量比为2:1:1:1:15的丁二酸二辛酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油醇聚氧乙烯醚磺酸钠、乙醇、去离子水；
步骤三，把洗涤干净的橡胶弹性体放在烘箱内烘干，烘箱内必须有循环风以确保箱内温度升温均匀一致，烘干的温度为100℃，烘干时间为15分钟；
步骤四，将烘干后的橡胶弹性体冷却至常温，采用0.8mm口径的重力式岩田空气喷枪以0.3MPa压力在橡胶弹性体的表面喷涂步骤一中的涂料，喷枪距橡胶弹性体的表面的距离为300mm，走枪速度为0.03m/s，形成耐腐蚀涂层，耐腐蚀涂层的厚度为20μm；
步骤五，将喷涂涂料的橡胶弹性体放置于不高于100℃的烘箱内，缓慢升温至130℃，维持25分钟，烘箱内必须有循环风以确保箱内温度升温均匀一致；
步骤六，打开箱门，使耐腐蚀涂层自然冷却至室温，得到喷涂有耐腐蚀涂层的密封件。
实施例11：一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，与实施例10的不同之处在于，步骤三中烘干的温度为120℃，烘干时间为10分钟。
实施例12：一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，与实施例10的不同之处在于，步骤三中烘干的温度为110℃，烘干时间为13分钟。
实施例13：一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，与实施例10的不同之处在于，步骤四具体包括：将烘干后的橡胶弹性体冷却至常温，采用0.8mm口径的重力式岩田空气喷枪以0.5MPa压力在橡胶弹性体的表面喷涂步骤一中的涂料，喷枪距橡胶弹性体的表面的距离为400mm，走枪速度为0.04m/s，形成耐腐蚀涂层，耐腐蚀涂层的厚度为25μm。
实施例14：一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，与实施例10的不同之处在于，步骤四具体包括：将烘干后的橡胶弹性体冷却至常温，采用1.0mm口径的重力式岩田空气喷枪以0.4MPa压力在橡胶弹性体的表面喷涂步骤一中的涂料，喷枪距橡胶弹性体的表面的距离为350mm，走枪速度为0.035m/s，形成耐腐蚀涂层，耐腐蚀涂层的厚度为30μm。
实施例15：一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，与实施例10的不同之处在于，步骤五具体包括：将喷涂涂料的橡胶弹性体放置于不高于100℃的烘箱内，缓慢升温至120℃，维持30分钟，烘箱内必须有循环风以确保箱内温度升温均匀一致。
实施例16：一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，与实施例10的不同之处在于，步骤五具体包括：将喷涂涂料的橡胶弹性体放置于不高于100℃的烘箱内，缓慢升温至150℃，维持20分钟，烘箱内必须有循环风以确保箱内温度升温均匀一致。
对比例1：一种密封件，采用白色丁腈橡胶制成，未喷涂耐腐蚀涂层。
对比例2：一种密封件，采用白色三元乙丙橡胶制成，未喷涂耐腐蚀涂层。
对比例3：一种密封件，与实施例6的不同之处在于，耐腐蚀涂层的厚度为10μm。
对比例4：一种密封件，与实施例6的不同之处在于，耐腐蚀涂层的厚度为40μm。
试验一耐腐蚀性测试
试验方法：采用实施例6-9中获得的密封件和实施例10-16中制造的密封件作为试验样品，采用对比例1-4中获得的密封件作为对照样品，将试验样品和对照样品同时放入35℃的丙酮、甲苯、溴(无水)、氢氧化钠(50％)、硝酸(70％)、氢氟酸中进行浸泡测试，测试时间分别为7天、7天、7天、5天、5天、5天，取出后观察并记录样品变化情况。
试验结果：实施例6-16和对比例1-4的耐腐蚀性测试结果如表2所示。由表2可知，实施例6-16中的密封件在各种腐蚀性环境下均未出现异常，对比例1和2在6种腐蚀性环境下均出现溶胀现象，对比例3喷涂10μm的耐腐蚀涂层后，体积增大率小于对比例1和2，说明本申请中的密封件喷涂耐腐蚀涂层后，可承受各类腐蚀性环境，耐腐蚀性远远高于普通的未喷涂耐腐蚀涂层的密封件。
表2实施例6-16和对比例1-4的耐腐蚀性测试结果
试验二附着力测试
试验方法：
1、根据《GB/T9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验》中规定的方法对实施例6-16和对比例3-4进行测试附着力等级，0级：切割边缘完全平滑，无一格脱落，1级：在切***叉处有少许涂层脱落，但交叉切割面积受影响不能明显大于5％。
2、将实施例6-16和对比例3-4拉长150％后，在显微镜下观测表面涂层，观察涂层是否出现裂纹及剥落破点。
试验结果：实施例6-16和对比例3-4的耐腐蚀性测试结果如表3所示。由表3可知，实施例6-16中的密封件拉长150％后，在显微镜下观测表面涂层，涂层随橡胶弹性体一起形变，没有出现裂纹及剥落破点，对比例3出现裂纹及剥落破点，实施例6-16中的密封件的附着力等级为0，以上说明耐腐蚀涂层与橡胶弹性体具有良好的结合力，当耐腐蚀涂层厚度低于20μm时，密封件形变时容易开裂。
表3实施例6-16和对比例3-4的耐腐蚀性测试结果
实施例/对比例编号 附着力等级 拉伸后涂层外观
实施例6 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例7 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例8 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例9 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例10 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例11 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例12 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例13 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例14 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例15 0 未出现裂纹及剥落破点
实施例16 0 未出现裂纹及剥落破点
对比例3 1 出现裂纹及剥落破点
对比例4 1 未出现裂纹及剥落破点
试验三硬度测试
试验方法：采用邵氏A硬度计对实施例6-16和对比例1-4中的密封件的表面进行硬度检测。
试验结果：实施例6-16和对比例1-4的硬度测试结果如表4所示，由表4可知，实施例6-8、10-16的硬度与对比例1相比，基本上没有变化，实施例9的硬度与对比例2相比，未发生变化，说明本申请中的耐腐蚀涂层不影响密封件的硬度，将实施例6的硬度与对比例1、对比例3和4相比，耐腐蚀涂层厚度大于30μm时，会增加密封件的硬度，降低密封件的弹性。
表4实施例6-16和对比例1-4的硬度测试结果
实施例/对比例编号 邵氏硬度/HA
实施例6 65
实施例7 66
实施例8 67
实施例9 55
实施例10 64
实施例11 67
实施例12 66
实施例13 66
实施例14 67
实施例15 66
实施例16 66
对比例1 65
对比例2 55
对比例3 63
对比例4 74
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种耐腐蚀涂层，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
聚四氟乙烯浓缩分散液50-55%；
二甘醇1-3%；
乙酸丁酯6-8%；
可溶性颜料10-15%；
FoamasterIII消泡剂0.5-1.5%；
Levelling 620流平剂0.5-1.5%；
去离子水补足至100%。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀涂层，其特征在于，所述可溶性颜料选自炭黑、氧化钴、氧化铬、钛白粉中的任意一种。
3.一种密封件，其特征在于，所述密封件包括橡胶弹性体（1），所述橡胶弹性体（1）的表面喷涂有如权利要求1所述的耐腐蚀涂层（2），所述耐腐蚀涂层（2）的颜色与橡胶弹性体（1）的颜色不同，所述耐腐蚀涂层（2）的厚度为20-30μm。
4.一种喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将聚四氟乙烯浓缩分散液搅拌分散均匀，加入二甘醇、乙酸丁酯、去离子水、可溶性颜料混合搅拌均匀，缓慢加入FoamasterIII消泡剂，搅拌均匀，缓慢加入Levelling620流平剂，搅拌均匀，得到涂料；
步骤二，采用中性洗涤剂将橡胶弹性体的表面清洗干净，去除油污和杂质；
步骤三，把洗涤干净的橡胶弹性体放在烘箱内烘干，烘箱内必须有循环风以确保箱内温度升温均匀一致；
步骤四，将烘干后的橡胶弹性体冷却至常温，采用0.8-1.0mm口径的重力式岩田空气喷枪以0.3-0.5MPa压力在橡胶弹性体的表面喷涂步骤一中的涂料，形成耐腐蚀涂层；
步骤五，将喷涂涂料的橡胶弹性体放置于不高于100℃的烘箱内，缓慢升温至120-150℃，维持20-30分钟，烘箱内必须有循环风以确保箱内温度升温均匀一致；
步骤六，打开箱门，使耐腐蚀涂层自然冷却至室温，得到喷涂有耐腐蚀涂层的密封件。
5.根据权利要求4所述的喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，其特征在于，所述步骤二中的中性洗涤剂包括质量比为2:1:1:1:15的丁二酸二辛酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油醇聚氧乙烯醚磺酸钠、乙醇、去离子水。
6.根据权利要求4所述的喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，其特征在于，所述步骤三中烘干的温度为100-120℃，烘干时间为10-15分钟。
7.根据权利要求4所述的喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，其特征在于，所述步骤四中的喷枪距橡胶弹性体的表面的距离为300-400mm，走枪速度为0.03-0.04m/s。
8.根据权利要求4所述的喷涂有耐腐蚀涂层的密封件的制造方法，其特征在于，所述步骤四中耐腐蚀涂层的厚度为20-30μm。
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