CN115785751A - 一种高盐雾性能的余热发黑剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高盐雾性能的余热发黑剂，由如下质量百分比的组分组成：35％～50％水性丙烯酸树脂、0.1～2％流平剂、2.0％～6.0％色浆、0.1％～3.0％有机碱、0.1％～3.0％杀菌剂、0.1％～0.5％纳米硅溶胶、0.1％～1％消泡剂以及余量为水。本发明余热发黑剂中的水性丙烯酸树脂，在合成水性丙烯酸树脂的单体中引入长链极性分子，该长链极性分子一段含有胺、酯类基团以便接枝到丙烯酸主链上，另一端则为相对较长的烷烃，长链的烷烃与防锈油组分中的基础油具有较好的结合力，同时还具有强的疏水性，联合具有强疏水性的纳米硅溶胶，纳米硅溶胶具有较强的疏水性，并且在引入到涂膜中还可以起到填孔作用，使得涂膜孔隙率下降，更加疏水，进一步隔绝腐蚀介质的渗透，从而有效增强余热发黑工件的耐盐雾时长。
Description
技术领域
本发明涉及一种高盐雾性能的余热发黑剂。
背景技术
余热发黑的机理是带有一定热量的金属工件在与发黑剂接触时，发黑剂中的有机成膜物质破乳后固化沉积在工件表层，从而形成一层含有着色物质和其它功能作用物质的有机高分子复合材料覆盖膜层，通过有机包覆发黑膜的保护作用，对金属工件起到防腐和装饰作用。为保障树脂溶液的使用寿命，此处的树脂通常不发生交联反应。
余热发黑工艺流程为：工件预处理(除油除锈)-工件加热(回火)-工件发黑处理(浸入发黑)-防锈油封闭。余热发黑工艺简单易操作，生产效率高，适合流水线生产，槽液老化周期长，膜层附着力强、颜色均匀。余热发黑剂可广泛应用于各种规格的紧固件、链片、弹簧、锯条以及各类机械和汽车零部件的发黑处理，特别对于热处理连续化生产工艺，工件经回火炉后由网带直接带入发黑槽中进行发黑处理，并由网带从发黑槽中带出后进行干燥处理，从而提高整个生产过程的生产效率。
余热发黑剂中成膜主剂为丙烯酸类树脂，其单体包括丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等短碳链丙烯酸或丙烯酸酯类单体。这类树脂由于碳链短，亲油性不强，与防锈油间的结合力不足，因此会导致油膜与丙烯酸树脂间的结合力不强，在中性盐雾箱中油膜被腐蚀介质润湿取代。另外，水性树脂所形成的膜层在油膜不连续时容易被腐蚀介质如含氯的水分子穿透，导致发黑后工件生锈。
发明内容
发明目的：本发明目的旨在提供一种高盐雾性能的余热发黑剂，该发黑液通过在水性丙烯酸树脂合成过程中引入长碳链单体组分，一方面能够增强发黑膜层的疏水性，另一方面还能增强发黑膜层与防锈油膜间的结合力，从而延长油膜在盐雾箱中的连续时间，增强余热发黑工件的耐盐雾时长。
技术方案：本发明所述的高盐雾性能的余热发黑剂，由如下质量百分比的组分组成：35％～50％水性丙烯酸树脂、0.1～2％流平剂、2.0％～6.0％色浆、0.1％～3.0％有机碱、0.1％～3.0％杀菌剂、0.1％～0.5％纳米硅溶胶、0.1％～1％消泡剂以及余量为水。
其中，所述水性丙烯酸树脂的合成单体包含至少一种长碳链单体，所述长碳链单体为丙烯酸十八酯、十二胺、十八胺、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异辛酯或甲基丙烯酸十二酯；长碳链单体在树脂合成中的用量为单体总质量的0.5～3.0％，长碳链单体加入量过少则不能提高防锈油膜的附着力，长碳链单体加入量过多则难以乳化。水性丙烯酸树脂在配方中含量过多则树脂膜层过厚，致密度下降，水性丙烯酸树脂在配方中含量过少则树脂膜层厚度过薄，无法起到遮盖作用。
其中，所述流平剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或羧甲基纤维素；流平剂用量过少则流平不充分，树脂膜层粗糙度大，过多则树脂膜层过于亲水，使树脂膜的耐盐雾性能下降。
其中，所述色浆包括炭黑、氧化铁黑、苯胺黑、铬黑、硫化黑或活性黑中的一种。色浆使用量过少则树脂膜层黑度不足，过多则使树脂膜层耐盐雾性能下降。
其中，所述有机碱包括一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2甲基-1丙醇或一异丙醇胺中的一种。有机碱用量过少则无法抑制菌落生长，树脂中和不充分容易分层析出；用量过多同样易使树脂破乳分层。
其中，所述杀菌剂包括苯甲酸钠、羟乙基六氢均三嗪、N,N'-亚甲基双吗啉或异噻唑啉酮中的一种。
其中，所述纳米硅溶胶的pH为8～10，二氧化硅纳米颗粒的粒径为10～50nm，固含为20wt％～40wt％。所述纳米硅溶胶为纳米二氧化硅在水中的分散体，硅溶胶主要为使用NH4 +稳定的碱性溶胶，纳米二氧化硅颗粒的粒径在10～50nm之间，因为需要增强耐腐蚀性，因此不选用Na+稳定的碱性溶胶，也不使用任何中性和酸性硅溶胶。纳米硅溶胶用量过少则不足以起到降低孔隙率效果，用量过大则难以稳定分散，容易发生聚沉。硅溶胶起到了填补树脂膜层间孔隙的作用，由于其极强的疏水性，可以阻隔腐蚀介质如水的入侵，防止腐蚀介质穿透膜层来到金属表面引起金属表面的点蚀。纳米二氧化硅颗粒在树脂成膜过程中与树脂膜共沉淀。
其中，所述消泡剂为有机硅氧烷或聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物。消泡剂用量过少则无法起到稳泡效果，用量过大则会影响树脂膜的附着力。
其中，所述水为工业用水，电导率应小于250μS/cm，电导率过高则易导致树脂破乳沉淀，影响成膜外观。
由于合成水性丙烯酸树脂的单体里含有具有与防锈油分子类似结构的单元，能够在发黑工件的表面形成微观的孔穴，与防锈油配伍使用时，防锈油分子能够深入到孔穴内，由于两者极性相近，在进行盐雾试验时，面对大量的盐雾冲刷，能够有效固定住防锈油分子不被冲刷带走(即盐雾水分子冲刷时，水分子以及氯离子等腐蚀介质进入不到孔穴内带走防锈油分子)，从而保持发黑膜表面油膜的完整性。同时，长碳链单体和纳米硅溶胶的强疏水性，可以阻隔腐蚀介质如水的入侵，防止腐蚀介质穿透膜层来到金属表面引起金属表面的点蚀，进一步增强余热发黑工件的耐盐雾时长。
有益效果：相比于现有技术，本发明具有如下显著的效果：本发明余热发黑剂中的水性丙烯酸树脂，在合成水性丙烯酸树脂的单体中引入长链极性分子，该长链极性分子一段含有胺、酯类基团以便接枝到丙烯酸主链上，另一端则为相对较长的烷烃，长链的烷烃与防锈油组分中的基础油具有较好的结合力，同时还具有强的疏水性，联合具有强疏水性的纳米硅溶胶，纳米硅溶胶具有较强的疏水性，并且在引入到涂膜中还可以起到填孔作用，使得涂膜孔隙率下降，更加疏水，进一步隔绝腐蚀介质的渗透，从而有效增强余热发黑工件的耐盐雾时长。
附图说明
图1为经实施例1～3余热发黑剂发黑工件的24小时盐雾外观图；
图2为接枝长碳链单体后的水性丙烯酸树脂的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种余热发黑剂，由如下质量百分比的组分组成：40％水性丙烯酸树脂、0.5％脂肪醇聚氧乙烯醚、3.5％水性炭黑色浆、0.5％N-甲基二乙醇胺、0.5％N,N'-亚甲基双吗啉、0.1％有机硅氧烷以及余量为水；自来水的电导率为150μS/cm；
水性丙烯酸树脂由单体丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚而成。
采用常熟市标准件厂家生产的8.8级紧固件，M10的外六角螺栓在网带式回火炉中加热至450℃，保温1小时后，随网带浸入到质量分数为10％的余热发黑剂工作液中，浸泡约30s后提出，在105℃温度下热风烘干10分钟，得到膜层干燥均一的发黑工件。
发黑工件使用南京科润介质股份有限公司的防锈油KR-AOE618封闭后，静置24h，按照GB/T 10125的要求进行5％中性盐雾试验。实施例1发黑工件的中性盐雾时间为16h。
实施例2
本发明高盐雾性能的余热发黑剂，由如下质量百分比的组分组成：40％水性丙烯酸树脂、0.5％脂肪醇聚氧乙烯醚、3.5％水性炭黑色浆、0.5％N-甲基二乙醇胺、0.5％N,N'-亚甲基双吗啉、0.1％纳米硅溶胶、0.1％有机硅氧烷以及余量为水；自来水的电导率为150μS/cm；
水性丙烯酸树脂由单体丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸异辛酯共聚而成；共聚单体中，甲基丙烯酸异辛酯的加入量为单体总质量的2％。
采用常熟市标准件厂家生产的8.8级紧固件，M10的外六角螺栓在网带式回火炉中加热至450℃，保温1小时后，随网带浸入到质量分数为10％的余热发黑剂工作液中，浸泡约30s后提出，在105℃温度下热风烘干10分钟，得到膜层干燥均一的发黑工件。
发黑工件使用南京科润介质股份有限公司的防锈油KR-AOE618封闭后，静置24h，按照GB/T 10125的要求进行5％中性盐雾试验。实施例2发黑工件的中性盐雾时间为72h。
实施例3
本发明高盐雾性能的余热发黑剂，由如下质量百分比的组分组成：40％水性丙烯酸树脂、0.5％脂肪醇聚氧乙烯醚、3.5％水性炭黑色浆、0.5％三乙醇胺、0.5％羟乙基六氢均三嗪、0.2％纳米硅溶胶、0.1％聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物以及余量为水；自来水的电导率为150μS/cm；
水性丙烯酸树脂由单体丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯酸十八酯共聚而成；共聚单体中，丙烯酸十八酯的加入量为单体总质量的1.5％。
采用常熟市标准件厂家生产的8.8级紧固件，M10的外六角螺栓在网带式回火炉中加热至450℃，保温1小时后，随网带浸入到质量分数为10％的余热发黑剂工作液中，浸泡约30s后提出，在105℃温度下热风烘干10分钟，得到膜层干燥均一的发黑工件。
发黑工件使用南京科润介质股份有限公司的防锈油KR-AOE618封闭后，静置24h，按照GB/T 10125的要求进行5％中性盐雾试验。实施例3发黑工件的中性盐雾时间为64h。
实施例4
一种余热发黑剂，由如下质量百分比的组分组成：40％水性丙烯酸树脂、0.5％脂肪醇聚氧乙烯醚、3.5％水性炭黑色浆、0.5％N-甲基二乙醇胺、0.5％N,N'-亚甲基双吗啉、0.1％纳米硅溶胶、0.1％有机硅氧烷以及余量为水；自来水的电导率为150μS/cm；
水性丙烯酸树脂由单体丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚而成。
采用常熟市标准件厂家生产的8.8级紧固件，M10的外六角螺栓在网带式回火炉中加热至450℃，保温1小时后，随网带浸入到质量分数为10％的余热发黑剂工作液中，浸泡约30s后提出，在105℃温度下热风烘干10分钟，得到膜层干燥均一的发黑工件。
发黑工件使用南京科润介质股份有限公司的防锈油KR-AOE618封闭后，静置24h，按照GB/T 10125的要求进行5％中性盐雾试验。实施例1发黑工件的中性盐雾时间为20h。
Claims (8)
1.一种高盐雾性能的余热发黑剂，其特征在于，由如下质量百分比的组分组成：35％～50％水性丙烯酸树脂、0.1～2％流平剂、2.0％～6.0％色浆、0.1％～3.0％有机碱、0.1％～3.0％杀菌剂、0.1％～0.5％纳米硅溶胶、0.1％～1％消泡剂以及余量为水。
2.根据权利要求1所述的高盐雾性能的余热发黑剂，其特征在于：所述水性丙烯酸树脂的合成单体包含至少一种长碳链单体，所述长碳链单体为丙烯酸十八酯、十二胺、十八胺、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异辛酯或甲基丙烯酸十二酯；长碳链单体在水性丙烯酸树脂合成中的用量为单体总质量的0.5～3.0％。
3.根据权利要求1所述的高盐雾性能的余热发黑剂，其特征在于：所述流平剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或羧甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的高盐雾性能的余热发黑剂，其特征在于：所述色浆包括炭黑、氧化铁黑、苯胺黑、铬黑、硫化黑或活性黑中的一种。
5.根据权利要求1所述的高盐雾性能的余热发黑剂，其特征在于：所述有机碱包括一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2甲基-1丙醇或一异丙醇胺中的一种。
6.根据权利要求1所述的高盐雾性能的余热发黑剂，其特征在于：所述杀菌剂包括苯甲酸钠、羟乙基六氢均三嗪、N，N-亚甲基二吗啉或异噻唑啉酮中的一种。
7.根据权利要求1所述的高盐雾性能的余热发黑剂，其特征在于：所述纳米硅溶胶的pH为8～10，二氧化硅纳米颗粒的粒径为10～50nm，固含为20wt％～40wt％。
8.根据权利要求1所述的高盐雾性能的余热发黑剂，其特征在于：所述消泡剂为有机硅氧烷或聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物。
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