CN101161741A - 金属表面无锈化学转化底漆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属表面无锈化学转化底漆，其特征在于，由以下重量百分比原料组成：钝化剂10－32、成膜物60－70、pH控制剂5－13、硅烷耦联剂0.3－1、溶剂2－10，其工艺为：在搅拌釜内加入全部去离子水，加入pH控制剂开动高速分散机调整转速至50－300转/分钟混合2－20分钟至均匀；将转速提高至100－800转/分钟的情况下加入钝化剂，搅拌5－30分钟，至稀土完全溶解。在200－1000转/分钟条件下加入成膜物和硅烷耦联剂，混合5－40分钟至组分均匀后出料，本发明的优点是对金属基材通用性好，钝化膜层性能良好，与其它面漆的配伍性好，膜层具有较好的抗性，附着力柔韧性良好，施工简单，刷、辊、喷、浸均可。

Description

金属表面无锈化学转化底漆
技术领域
本发明涉及一种金属表面无锈化学转化底漆，可用于铁、铝、铜、锌、及其合金表面，具有较好的防锈效果，可以作为防锈底漆在室内使用，也可以与任何面漆配合在室外使用，属于底漆技术领域。
背景技术
能源成为制约我国经济发展的瓶颈问题，目前中国的能源储量与未来发展需求之间存在巨大的缺口，而这个缺口亦将越来越大。专家预测，到2020年，中国石油消费量将达4.3亿吨至6.1亿吨，而国内可供量却只有1.8亿吨至2亿吨，缺口达2.5亿吨至4.1亿吨。专家甚至预言，由于中国石油产量不可能大幅增长，今后新增的石油需求量几乎要全部依靠进口，到2020年前后，石油进口量有可能超过3亿吨，而成为世界第一大油品进口国。中国目前的石油消费量为3.1亿吨，占全球石油消费量的8％左右。如果能使用水性涂料替换溶剂型的防腐涂料就可以节约宝贵的石油资源，并且使排向空气中的溶剂大量减少，具有很好的经济、环境及社会效益。一直以来使用水性涂料替换溶剂型涂料几乎是所有化学从业人员的梦想，但因为传统水性钝化底漆性能的缺陷，多年来钝化剂仍使用六价铬或者三价铬，也有人使用水性无机富锌底漆替代溶剂型防腐漆，但因只能用在钢铁表面，对有色金属无钝化作用，加之价格较高，也不能得到大规模的使用。
目前，水性金属化学转化底漆的配方一般为：铈镧或氧化物1-10％、硝酸或磷酸1-15％、脂肪胺2-15％、钒酸铋0.5-10％、去离子水55-75％，铈镧或氧化物为钝化剂，硝酸或磷酸提供酸性介质，脂肪胺为腐蚀抑制剂，钒酸铋为促进剂和辅助钝化剂，去离子水为溶剂。
其工艺为：
1.在耐酸不锈钢搅拌釜中加入全部去离子水，在300转/分钟的转速下加入硝酸或磷酸，搅拌均匀后加入脂肪胺；
2.继续搅拌10分钟后，加入铈镧或其氧化物，钒酸铋，至固体颗粒消失可以放料。
这种水性金属化学转化底漆缺点：
1.稀土元素用量比较少，形成的钝化膜不够致密，防腐蚀性不高；
2.配方无添加树脂成分，膜层的附着力不牢，封闭性差；
3.对不同基体金属钝化反应不稳定，在不同金属表面效果差异比较大。
无锈化学转化一直使用较普遍，但主要是六价铬体系，后改用三价铬后环保性有所改善但钝化性也较差，稀土钝化国外从七十年代开始尝试，但一直不能解决与树脂的配伍性问题，仅靠无机氧化膜效果不好，所以一直没有推广开。
发明内容
本发明的目的是提供一种防腐性能好，节约资源，能成膜的金属表面无锈化学转化底漆。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种金属表面无锈化学转化底漆，其特征在于，由以下重量百分比原料组成：钝化剂10-32、成膜物60-70、PH控制剂5-13、硅烷耦联剂0.3-1、溶剂2-10，
其生产工艺为：
步骤1.将各种原料按重量百分配比用计量器具进行精确称量；
步骤2.在搅拌釜内加入全部去离子水，加入PH控制剂开动高速分散机调整转速至50-300转/分钟混合2-20分钟至均匀；
步骤3.将转速提高至100---800转/分钟的情况下加入钝化剂，搅拌5---30分钟，至稀土完全溶解。
步骤4.在200---1000转/分钟条件下加入成膜物和硅烷耦联剂，混合5---40分钟至组分均匀后出料。
所述的钝化剂为铈或其氧化物、铕或其氧化物、镧或其氧化物的至少一种；
所述的成膜物为偏氯乙烯改性丙烯酸乳液；所述的PH控制剂为浓度50％的植酸和浓度40％的硝酸；所述的溶剂为去离子水。
植酸是一个良好络合和金属钝化剂，与稀土元素配合效果较好。
钝化剂也为稀土元素，稀土在酸性条件下溶解成阳离子金属盐，具有强氧化性，可以与铁、铝、锌及其合金发生钝化反应，生成致密的稀土钝化膜。
反应方程式：1.Me2O3+3HNO3＝Me(NO3)3+3H2O式中Me表示稀土元素
2.植酸水解：C6H18O24P6→18H+18+C6O24P6 -18
3.6Me+3+C6O24P6 -18→C6Me6O24P6
4.Ma+2H+→Ma+2 Ma：表示被涂覆金属的元素符号
5.Ma+2+C6O24P6 -18→C6Ma9O24P6
上述反应式中C6Me6O24P6、C6Ma9O24P6这两种物质即是钝化膜的主要成分，它们的反应生成时间为1-5分钟，时间长短与气温有关，树脂乳液的成膜固化时间为10-20分钟，时间长短与气温有关，因此转化钝化膜就成为树脂膜的填充料，共同形成高附着力、高致密性的保护漆膜，使得被涂覆的金属表面与空气及其它腐蚀介质隔开，不再被腐蚀。
硅烷耦联剂具有较好的改善界面附着力的效果，有助于使稀土的沉积层与金属表面结合牢固，偏氯乙烯改性丙烯酸乳液将所有组分黏结在一起，提供了良好的封闭性，附着力，抗溶剂性能等。
本发明能够将高剂量的稀土元素和辅助钝化剂，与高封闭性的有机膜层良好的兼容在一起，具有以前的技术无法比拟的性能。
本发明的优点是：
1.对金属基材通用性好，适合绝大部分金属表面使用；
2.钝化膜层性能良好，能满足大部分防腐蚀场所的要求；
3.与其它面漆的配伍性好；
4.膜层具有较好的抗性，对各种溶剂有一定的耐受性；
5.膜层的附着力柔韧性良好，满足各种形变要求；
6.施工简单，刷、辊、喷、浸均可。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本实施例所用的生产设备：
计量器具：磅秤  量程1吨  精度500g；
电子称  量程  200kg  精度  10g；
电子称  量程  10kg   精度  0.1g；
高速分散机0----1500转/分钟  无级变速22kw；
不锈钢搅拌釜  316材质  1500立方米。
这些生产设备均为外购。
配方：
  原料  实施例1   实施例2   用途
  氧化铈   8％   10％   钝化剂
  氧化铕   8％   6％   钝化剂
  氧化镧   钝化剂
  偏氯乙烯改性丙烯酸乳液   66％   65％   成膜物(上海添禾化工生产Permax803乳液)
  植酸(50％)   6％   7％   PH控制剂及钝化剂
  硅烷耦联剂   0.5％   0.8％   提高结合力
  硝酸(40％)   3％   2％   PH控制剂
  去离子水   8.5％   9.2％   溶剂
其产品生产工艺流程：
原料→计量→混合→溶解→混合→计量→出料→包装
步骤为：
1.将各种原料按重量百分配比用计量器具进行精确称量；
2.在搅拌釜内加入去离子水，加入硝酸和植酸开动高速分散机调整转速至200转/分钟，混合5分钟至各组分均匀；
3.将转速提高至400转/分钟情况下加入氧化铈，氧化铕，搅拌15分钟，至稀土完全溶解；
4.在600转/分钟条件下加入乳液及硅烷耦联剂，混合15分钟至组分均匀后出料。
本发明与传统产品性能对比表：
  指标   实施例1   实施例2   传统配方
  中性盐雾实验   大于240小时   大于185小时   小于8小时
  柔韧性(GB/T1731-93)   7级   7级   5级
  附着力(GB1720-79)   1级   1级   3级
  光泽度(60度)   73   74   无光泽
本发明使用非常简单，一般环境温度要求在零度以上，在金属表面可以直接采用各种涂装方式施工，膜层经过48小时的干燥以后，就可以进行下一道的涂装，如果防腐的要求不高，可以适当兑水。

Claims (5)

1.一种金属表面无锈化学转化底漆，其特征在于，由以下重量百分比原料组成：钝化剂10-32、成膜物60-70、PH控制剂5-13、硅烷耦联剂0.3-1、溶剂2-10，
其生产工艺为：
步骤1.将各种原料按重量百分配比用计量器具进行精确称量；
步骤2.在搅拌釜内加入全部去离子水，加入PH控制剂开动高速分散机调整转速至50-300转/分钟混合2-20分钟至均匀；
步骤3.将转速提高至100---800转/分钟的情况下加入钝化剂，搅拌5---30分钟，至稀土完全溶解。
步骤4.在200---1000转/分钟条件下加入成膜物和硅烷耦联剂，混合5---40分钟至组分均匀后出料
2.根据权利要求1所述的金属表面无锈化学转化底漆，其特征在于，所述的钝化剂为铈或其氧化物、铕或其氧化物、镧或其氧化物的至少一种。
3.根据权利要求1所述的金属表面无锈化学转化底漆，其特征在于，所述的成膜物为偏氯乙烯改性丙烯酸乳液。
4.根据权利要求1所述的金属表面无锈化学转化底漆，其特征在于，所述的PH控制剂为浓度50％的植酸和浓度40％的硝酸。
5.根据权利要求1所述的金属表面无锈化学转化底漆，其特征在于，所述的溶剂为去离子水。
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