本发明专利技术属于化学成膜领域，具体涉及一种可水解的聚合物的金属表面成膜方法。本发明专利技术提供的聚合物在金属表面的成膜方法主要包括以下步骤：将金属待处理样品用去离子水超声洗涤后，清除表面的油污或锈蚀；将所得金属样品于放置于此聚乙烯醇溶液中；将所得金属样品放置于干燥箱中干燥；将所得样品放置于去离子水中冲洗，放置于干燥箱中干燥；将所得样品放置于光电子能谱仪中进行检测。以化学链接为主要结合方式的涂装方法可实现快速稳固的涂装，是使用新型环保水性油漆作为涂料的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学成膜领域，具体涉及一种可水解的聚合物的金属表面成膜方法。
技术介绍
聚乙烯醇(PVA)，有机化合物，溶于水，是重要的化工原料。水溶性PVA薄膜是在国际上崭露头角的一种新型塑料产品，它利用了PVA 的成膜性、水和生物两种降解特性，可完全降解为CO2和H2O，是名符其实的绿色高新环保材料。在我国水溶性PVA薄膜的发展还处于起步阶段，工业性研发在近5年间才真正有所展开，主要应用在刺绣及水转印(玻璃、陶瓷、电器外壳等的彩色印刷)两个领域，PVA在这方面的年使用量约10000t。在金属表面尚无有效的PVA成膜方法。此外，目前应用的聚合物涂层与金属基底，尤其是高标号合金（如316L不锈钢）一般采用物理连接方法。通常采用抛喷丸工艺对金属表面打磨粗糙后进行涂装。这种方法存在某些缺点和不足，主要表现为油漆结合力差且强度不稳定、无法使用环保水性油漆、粗糙表面造成油漆涂料浪费、表面起伏造成容易形成点蚀等，极大地降低了油漆的使用寿命和使用效果。作为水溶性PVA的成膜，目前尚无相关专利技术出现。目前，油漆等涂料与金属基底——尤其是高标号合金（如316L不锈钢）一般采用物理连接方法。通常采用抛喷丸工艺对金属表面打磨粗糙后进行涂装。这种方法存在某些缺点和不足，主要表现为油漆结合力差且强度不稳定、无法使用环保水性油漆、粗糙表面造成油漆涂料浪费、表面起伏造成容易形成点蚀等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可水解的聚合物的金属表面成膜方法，实现涂料与金属基底的化学链接，提高聚合物涂料的使用寿命和性能，可实现涂料与金属基底的化学链接，使聚合物涂料在光滑金属表面可以直接成膜。这种膜层可以在一定时间内进行水解，以达到环保释放及其它效果。本专利技术提供的聚合物在金属表面的成膜方法主要包括以下步骤：（1）将金属待处理样品用去离子水超声洗涤后，清除表面的油污或锈蚀。待表面干净后，放置于干燥箱中70℃干燥5 min，或在20-30℃空气中干燥1-2h，以表面无残留水滴为合格。将样品浸泡于20-30℃、用去离子水配置的2-3mol/L二磷酸（如羟基乙叉二磷酸，HEDP）溶液中2-5分钟，进行羟基乙叉二膦酸表面化学装换薄膜的制备。取出后放置于干燥箱中50-70℃干燥5-10 min，或在20-30℃空气中干燥2-4h，让制备的薄膜干燥成型。待样品表面无明显液体或胶体，用去离子水冲洗样品表面1-3 min，冲洗掉多余的羟基乙叉二膦酸结晶残留，剩下不易被冲洗掉的羟基乙叉二膦酸金属表面化学转换膜。（2）用平均摩尔质量30000-70000的水溶性聚乙烯醇（PVA）与去离子水制备0.25-1% 的PVA溶液，将步骤（1）中所得金属样品于20-30℃放置于此聚乙烯醇（PVA）溶液中，20-30℃浸泡1-2h,使聚乙烯醇在羟基乙叉二膦酸金属表面化学转换膜上均匀成膜；（3）将步骤（2）所得金属样品放置于干燥箱中60℃干燥1小时；（4）将步骤（3）所得样品放置于去离子水中冲洗30秒，放置于干燥箱中50-70℃干燥5-10 min，或在20-30℃空气中干燥2-4h，让制备的薄膜干燥成型；（5）将步骤（4）所得样品放置于光电子能谱仪中进行检测。专利的主要创新点在以二磷酸磷化膜为主的转换化学层的形成。利用X射线光电子能谱仪（XPS）进行了表征：如果没有这层转换膜，1%的水溶性聚乙烯醇无法在金属表面成膜，见图1左上部分，但当形成这层转换膜后，1%的水溶性聚乙烯醇可有效在金属表面成膜，见图1右上部分。这层膜在空气中有较好的稳定性，见图1右下部分；在水溶液中浸泡2天有部分聚乙烯醇膜开始水解，图1左下部分。以上结果说明聚乙烯醇薄膜能够有效形成，并在空气中具有一定的稳定性，在水中可进行缓慢水解。这种以化学链接为主要结合方式的涂装方法可实现快速稳固的涂装，是使用新型环保水性油漆作为涂料的。此外不必使用抛喷丸或其它打磨表面的方法，可实现美观的平整涂装，节省油漆涂料，不容易形成点蚀等腐蚀危害。附图1为本专利技术的实验步骤示意图；附图2为本专利技术的效果显示示意图。图1 中步骤A所示100为金属待处理样品，图中：金属基底12与表面氧化物（如铁锈）等杂物或污染物11，其中间分界为新鲜金属表面13。图1 中步骤B所示，在步骤101中，将金属待处理样品100用去离子水超声洗涤后，放入常温3mol / L二元有机磷酸（如羟基乙叉二磷酸）溶液中，浸泡2分钟，除去表面氧化物（铁锈）等杂物10，并在新鲜金属表面13上形成一层以二磷酸盐为主的化学反应层14。这层盐的形成可参考引用文献。图1 中步骤C所示，在步骤102中，将金属样品在样品中取出在空气中干燥，化学反应层14上会形成一层二磷酸磷化膜15，厚度可控制在0.6-100纳米，多余的磷化膜可通过水流冲洗掉。图1 中步骤D所示，在步骤103中，磷化膜15形成后，水溶性聚乙烯醇将在表面成膜16。图2中，M-金属；O-氧化物与氢氧化物；P-无氧化物纳米层；HA-羟基磷灰石；G-医学功能材料（肝素）；i-金属；ii-无氧化物工艺表面改性；iii-羟基磷灰石在表面的自组装；iv-功能涂层的两种可能吸附形态-待表征；v-功能涂层的两种可能吸附形态-待表征。实施例：实施例1：（1）将316L不锈钢载体用去离子水超声洗涤后放置于干燥箱中干燥1小时；（2）将（1）步骤所得不锈钢载体放置于1%聚乙烯醇（PVA）溶液中，20℃浸泡1小时；（3）将（2）步骤所得不锈钢载体放置于干燥箱中60℃干燥1小时；（4）将（3）步骤所得样品放置于去离子水中冲洗30秒； （5）将（4）步骤所得样品放置于干燥箱中60℃干燥1小时；（6）将（5）步骤所得样品放置于光电子能谱仪中进行检测。实施例2：（1）将316L不锈钢载体用去离子水超声洗涤后，20℃浸泡于5MOL/L羟基乙叉二膦酸（依替膦酸，HEDP）中2分钟，放置于干燥箱中干燥1小时；（2）将（1）步骤所得不锈钢载体用去离子水洗涤后，放置于1%聚乙烯醇（PVA）溶液中，20℃浸泡1小时；（3）将（2）步骤所得不锈钢载体放置于干燥箱中60℃干燥1小时；（4）将（3）步骤所得样品放置于去离子水中冲洗30秒；（5）将（4）步骤所得样品放置于干燥箱中60℃干燥1小时；（6）将（5）步骤所得样品放置于光电子能谱仪中进行检测。实施例3：（1）将316L不锈钢载体用去离子水超声洗涤后，20℃浸泡于5MOL/L羟基乙叉二膦酸（依替膦酸，HEDP）中2分钟，放置于干燥箱中干燥1小时；（2）将（1）步骤所得不锈钢载体用去离子水洗涤后，放置于0.25%聚乙烯醇（PVA）溶液中，20℃浸泡1小时；（3）将（2）步骤所得不锈钢载体放置于干燥箱中60℃干燥1小时；（4）将（3）步骤所得样品放置于去离子水中冲洗30秒；（5）将（4）步骤所得样品放置于干燥箱中60℃干燥1小时；（6）将（5）步骤所得样品放置于光电子能谱仪中进行检测。在不锈钢表面，聚乙烯醇（PVA）比例测试结果为：实施例1《1%实施例2100%实施例370%测试结果说明，本专利技术实施例2在使用了二膦酸作为化学结合层后后，可以均匀涂覆聚乙烯醇（PVA）；而不使用本专利技术的实施例1则无法进行涂覆。而且，从图2可以看出，新的化学官能团的出现代表着聚合物（聚乙烯醇）与基底实现了化学结合。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可水解的聚合物的金属表面成膜方法，包括以下步骤：（1）将金属待处理样品用去离子水超声洗涤后，清除表面的油污或锈蚀；待表面干净后，放置于干燥箱中70℃干燥5 min，或在20‑30℃空气中干燥1‑2h，以表面无残留水滴为合格；将样品浸泡于20‑30℃、用去离子水配置的2‑3mol/L二磷酸溶液中2‑5分钟，进行羟基乙叉二膦酸表面化学装换薄膜的制备；取出后放置于干燥箱中50‑70℃干燥5‑10 min，或在20‑30℃空气中干燥2‑4h，让制备的薄膜干燥成型；待样品表面无明显液体或胶体，用去离子水冲洗样品表面1‑3 min，冲洗掉多余的羟基乙叉二膦酸结晶残留，剩下不易被冲洗掉的羟基乙叉二膦酸金属表面化学转换膜；（2）用平均摩尔质量30000‑70000的水溶性聚乙烯醇（PVA）与去离子水制备0.25‑1% 的PVA溶液，将步骤（1）中所得金属样品于20‑30℃放置于此聚乙烯醇（PVA）溶液中，20‑30℃浸泡1‑2h,使聚乙烯醇在羟基乙叉二膦酸金属表面化学转换膜上均匀成膜；（3）将步骤（2）所得金属样品放置于干燥箱中60℃干燥1小时；（4）将步骤（3）所得样品放置于去离子水中冲洗30秒，放置于干燥箱中50‑70℃干燥5‑10 min，或在20‑30℃空气中干燥2‑4h，让制备的薄膜干燥成型；（5）将步骤（4）所得样品放置于光电子能谱仪中进行检测。...
【技术特征摘要】
1.一种可水解的聚合物的金属表面成膜方法，包括以下步骤：（1）将金属待处理样品用去离子水超声洗涤后，清除表面的油污或锈蚀；待表面干净后，放置于干燥箱中70℃干燥5 min，或在20-30℃空气中干燥1-2h，以表面无残留水滴为合格；将样品浸泡于20-30℃、用去离子水配置的2-3mol/L二磷酸溶液中2-5分钟，进行羟基乙叉二膦酸表面化学装换薄膜的制备；取出后放置于干燥箱中50-70℃干燥5-10 min，或在20-30℃空气中干燥2-4h，让制备的薄膜干燥成型；待样品表面无明显液体或胶体，用去离子水冲洗样品表面1-3 min，冲洗掉多余的羟基乙叉二膦酸结晶残留，剩下不易被冲...
【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，焦倩，高奇辉，邱景，李磊，
申请(专利权)人：青岛费米新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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