[发明专利]一种基于有机无机杂化的余热发黑液

说明书

本发明公开了一种基于有机无机杂化的余热发黑液，所述余热发黑液为含笼型聚倍半硅氧烷基团的聚丙烯酸树脂乳液；所述聚丙烯酸树脂乳液由含笼型聚倍半硅氧烷基团的改性材料与丙烯酸树脂共聚乳化而得到。本发明发黑液大幅提高工件发黑后的耐腐蚀性能，采用本发明余热发黑液处理后工件的耐盐雾时间达到96小时；大幅提高发黑液的耐热性能，在400～500℃高温工件的冲击下，发黑液中的树脂也不会受热分解，从而使本发明发黑液能够应用于中高温工件的发黑处理。

技术领域

本发明涉及一种基于有机无机杂化的余热发黑液。

背景技术

发黑工艺是指通过物理或化学的方法，在金属工件表面形成致密的黑色保护膜层，从而增强工件的防锈能力，同时美化工件的外观。根据成膜原理的不同，发黑工艺可以分为氧化发黑、常温发黑、磷化发黑与余热发黑。

余热发黑技术的原理是利用工件在热处理或其他加工过程中的余热，使钢铁工件在与发黑液接触的瞬间，在表面形成一层结合牢固、不易脱落的黑色高分子树脂膜层。该工艺简单易操作，不要求工件发黑前彻底除油除锈，生产效率高，适合流水线生产，且槽液老化周期长，膜层附着力强、颜色均匀。现有余热发黑处理后的工件具有良好的耐腐蚀性能，其耐盐雾时间为24小时，但在实际的使用过程中，仍无法满足工件在室外长期的防腐要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够满足发黑后工件在室外长期防腐要求的余热发黑液。

技术方案：本发明所述的基于有机无机杂化的余热发黑液，所述余热发黑液为含笼型聚倍半硅氧烷基团的聚丙烯酸树脂乳液。

其中，所述聚丙烯酸树脂乳液由含有笼型聚倍半硅氧烷基团的改性材料与丙烯酸树脂杂化而得到。

本发明聚丙烯酸树脂乳液具体的制备方法为：称取定量的单体1(单体1为MMA，甲基丙烯酸甲酯)，按照单体1质量20～25％往其中加入单体2(单体2为甲基丙烯酰氧丙基七异丁基-POSS，简写为：MA7iBu-POSS)，再加入单体1质量5％的乳化剂和水(水的加入量为单体1质量的30～50％)，超声分散，机械搅拌至混合均匀，油浴加热，得到单体乳化溶液，再往其中滴加单体1质量0.2％的引发剂溶液，逐步升温至70～80℃，反应6～7h后，得到共聚物乳化溶液。

反应方程式如下：

其中，n与m的摩尔比为5：1～9：1。

其中，笼型聚倍半硅氧烷基团上的R基团为苯基、羟基、氨基或氟代烷基；苯基能够提高成膜的耐热性能；氟代烷基能够提高成膜的疏水性能。

笼型聚倍半硅氧烷基团(POSS)的结构式为：

其中，所述聚丙烯酸树脂乳液的丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯。

其中，所述余热发黑液还包括水性色浆，所述水性色浆所用颜料为炭黑、氧化铁黑、铬黑或苯胺黑中的一种，水性色浆的加入量为聚丙烯酸树脂乳液质量的1％～15％。

其中，当需要调节工件表面发黑膜的硬度和光亮度时，往所述余热发黑液中加入水性树脂，所述水性树脂为苯丙乳液或丙烯酸乳液。在体系中引入其它功能树脂时，POSS-R基团中的R基团在固化过程中会与其它功能树脂的官能团发生反应，从而形成交联的三维网状结构，进而能够增强发黑液与基材的附着结合能力。

其中，所述水性树脂与聚丙烯酸树脂乳液的加入质量比为5～15：30～10。

其中，所述余热发黑液还包括杀菌剂和/或消泡剂；杀菌剂为苯甲酸钠；消泡剂为聚醚类消泡剂或有机硅消泡剂。