CN105908170A

CN105908170A - 一种钢铁镀锌层表面水性处理剂

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Publication number: CN105908170A
Application number: CN201610361797.7A
Authority: CN
Inventors: 王和山; 朱建林; 王和东
Original assignee: Anhui Kailin New Material Co Ltd
Current assignee: Anhui Kailin New Material Co Ltd
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2016-08-31

Abstract

本发明公开了一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，由如下质量百分比的组分构成：水性金属硅丙树脂38‑45%，四甲基硅烷5‑10%，偏钒酸铵2‑4%，钼酸钠1‑3%，煤焦油脑5‑7%，98%浓硫酸8‑10%，35%甲醛水溶液2‑3%，润湿剂1‑2%，消泡剂1‑2%，山梨酸钾1‑2%，去离子水23‑25%，本发明选料精良，采用科学的加工方法，解决了以往钢铁镀锌层表面会腐蚀的问题，将表面的锈蚀，转化为有用的钝化膜，防止钢铁表面腐蚀，自愈性能高，施工性能优良，常温或低温烘烤，干燥迅速，本发明以去离子水为分散介质，不含铬酸或重铬酸盐、甲苯、乙苯、二甲苯，低VOC、不燃不爆、无污染；重金属含量低于国家强制标准，无刺激性气味，对人体无毒害，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

Description

一种钢铁镀锌层表面水性处理剂

技术领域

本发明属于处理剂技术领域，具体涉及一种钢铁镀锌层表面水性处理剂。

背景技术

在电镀表面镀锌处理过程中，为了消除在镀锌过程中产生的一些缺陷，提高镀层的装饰性，改善镀层的机械性能，特别是提高镀锌层的耐蚀性，在电镀之后对镀锌层进行钝化处理，而目前我国的大部分钝化工艺多采用铬酸或重铬酸盐溶液处理，该钝化工艺含有六价铬和三价铬，对人体健康及环境造成严重危害，针对上述缺陷研发的各种无铬处理剂工艺过程、质量不稳定，自愈性能不高，达不到客户需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，能够形成稳定的保护膜层，保护膜破开后自愈性能高，延长防止钢铁表面产生锈迹的时间，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，由如下质量百分比的组分构成：水性金属硅丙树脂38-45%，四甲基硅烷5-10%，偏钒酸铵2-4%，钼酸钠1-3%，煤焦油脑5-7%，98%浓硫酸8-10%，35%甲醛水溶液2-3%，润湿剂1-2%，消泡剂1-2%，山梨酸钾1-2%，去离子水23-25%。

本发明所述的润湿剂为丁醇聚氧乙烯醚。

本发明所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯在温度45-60℃、压力0.25-0.35MPa下混合搅拌而成，所述乳化硅油、聚氧丙烯的质量百分比为65-70%、30-40%。

本发明所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂的加工工艺，包括以下步骤：

（1）按质量百分比准备以下组分：水性金属硅丙树脂38-45%，四甲基硅烷5-10%，偏钒酸铵2-4%，钼酸钠1-3%，煤焦油脑5-7%，98%浓硫酸8-10%，35%甲醛水溶液2-3%，润湿剂1-2%，消泡剂1-2%，山梨酸钾1-2%，去离子水23-25%；

（2）将煤焦油脑投入磺化釜中，升温至130-140℃，在80-90转/分搅拌5-10分钟；

（3）在搅拌后加入98%浓硫酸，在温度155-165℃、压力15-40KPa下反应3-4h；

（4）降温至100-110℃，加1/4去离子水，在40-50转/分搅拌10-15分钟稀释；

（5）降温至在75±5℃，将步骤（3）后的混合液倒入缩合釜；

（6）在60±5℃往缩合釜里滴加35%的甲醛水溶液，滴毕后升温至80-90℃、压力25-35KPa下反应1-2h，得黑色溶液；

（7）将水性金属硅丙树脂、四甲基硅烷、偏钒酸铵、钼酸钠、1/2去离子水放入反应釜，压力125-140Kpa，在100-120转/分搅拌10-15分钟，放置2-3h；

（8）将步骤（6）后的黑色溶液、润湿剂、消泡剂、山梨酸钾、1/4去离子水加入反应釜，升温至65-70℃，从反应釜底部充入氧气，氧气充入量3-4升/分钟，反应2-3小时倒出后过滤、密封装桶。

作为本发明的一种改进，步骤（8）所述的过滤是用网眼为40-50μm的不锈钢过滤网筛过滤。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，选料精良，采用科学的加工方法，解决了以往钢铁镀锌层表面会腐蚀的问题，将表面的锈蚀，转化为有用的钝化膜，有利于防锈涂装操作，本发明以去离子水为分散介质，不燃不爆、无污染；不含甲苯、乙苯、二甲苯等苯系物，低VOC、重金属含量低于国家强制标准，无刺激性气味，对人体无毒害，可以防止钢铁表面腐蚀、气蚀及结垢，并形成保护层，即使时间长了，保护膜破开后自愈性能高，延长钢铁表面产生锈迹的时间，在产品配方中排除了铬酸或重铬酸盐，绿色环保，成本低，无毒，对皮肤无不良影响，而且施工性能优良，常温或低温烘烤，干燥迅速，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

本发明的加工工艺里的步骤（2）-（5），采用煤焦油脑、98%浓硫酸、35%甲醛水溶液科学配置成一种黑色溶液，能够使蛋白质凝固，阻止细胞生长，杀菌防腐，抑制金属腐蚀，在实际使用过程中，能够从根本上全面压制钢铁表面氧化，产生锈斑，保护钢铁表面；而且黑色溶液与润湿剂（丁醇聚氧乙烯醚）复合使用，能够增加黏温特性和水溶性，喷涂到钢铁表面可以提高润滑效果，抗静电，乳化力提高，减少泡沫，试验证实加入质量百分比为在1-2%的润湿剂可以使润滑与防锈可以达到平衡，提高处理剂品质。

本发明所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，使用后能够在钢铁表面形成钝化膜，结合力高，耐蚀性强，在材料上采用水性金属硅丙树脂为主要成膜物质，在125-140Kpa的压力下与偏钒酸铵能够发生较强的交联反应，使钝化膜的致密性加强，最终提高了水性处理剂的耐蚀性，当钝化膜遭到破坏时，钼酸钠会与镀锌层力的锌元素反应形成难溶盐吸附在破损处，自愈性能高；在加工过程中加入5-10%四甲基硅烷，高压后放置2-3h，能够提高水性处理剂的耐水性、耐热性，使膜层更加致密、均匀。

本发明的加工工艺里的步骤（8）在温度65-70℃的条件下，从反应釜底部对混合液充入氧气，能够增加液体的内聚力，提高溶液的表面张力，扩大保护范围，延长钢铁的使用寿命，节约成本。

本发明的加工工艺里的步骤（3）结束后可以取样测试，如果完全溶于水则证明完全磺化，保证黑色溶液的品质，使最终成品符合要求。

本发明所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，其性能指标如下：

pH值：0.6-1，

密度(25℃)：1.21-1.27g/cm³，

总酸度：860-900点，

游离酸度：400-430点，

涂膜厚度（um）：5-10

附着力：1级

弯曲试验（mm）：≤2

铅笔硬度（ H ）：1

冲击强度（kg／cm）：50。

具体实施方式

实施例1

本实施例所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，由如下质量百分比的组分构成：水性金属硅丙树脂42%，四甲基硅烷7%，偏钒酸铵3%，钼酸钠2%，煤焦油脑6%，98%浓硫酸9%，35%甲醛水溶液3%，丁醇聚氧乙烯醚2%，消泡剂2%，山梨酸钾1%，去离子水23%。

本实施例所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯在温度52℃、压力0.3MPa下混合搅拌而成，所述乳化硅油、聚氧丙烯的质量百分比为68%、32%。

本实施例所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂的加工工艺，包括以下步骤：

（1）按质量百分比准备以下组分：水性金属硅丙树脂42%，四甲基硅烷7%，偏钒酸铵3%，钼酸钠2%，煤焦油脑6%，98%浓硫酸9%，35%甲醛水溶液3%，丁醇聚氧乙烯醚2%，消泡剂2%，山梨酸钾1%，去离子水23%；

（2）将煤焦油脑投入磺化釜中，升温至135℃，在86转/分搅拌8分钟；

（3）在搅拌后加入98%浓硫酸，在温度160℃、压力30KPa下反应3h；

（4）降温至105℃，加1/4去离子水，在45转/分搅拌12分钟稀释；

（5）降温至在75℃，将步骤（3）后的混合液倒入缩合釜；

（6）在60℃往缩合釜里滴加35%的甲醛水溶液，滴毕后升温至85℃、压力30KPa下反应1h，得黑色溶液；

（7）将水性金属硅丙树脂、四甲基硅烷、偏钒酸铵、钼酸钠、1/2去离子水放入反应釜，压力129Kpa，在110转/分搅拌13分钟，放置2h；

（8）将步骤（6）后的黑色溶液、润湿剂、消泡剂、山梨酸钾、1/4去离子水加入反应釜，升温至67℃，从反应釜底部充入氧气，氧气充入量4升/分钟，反应2小时倒出后用网眼为45μm的不锈钢过滤网过滤、密封装桶。

使用效果：在中性盐雾内腐蚀76小时无锈点，超过100小时锈斑面积小于5%，醋酸铅点滴12分钟后才出现沉积物，耐腐蚀性超过一般无铬处理剂60%。

实施例2

本实施例所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，由如下质量百分比的组分构成：水性金属硅丙树脂38%，四甲基硅烷10%，偏钒酸铵2%，钼酸钠3%，煤焦油脑5%，98%浓硫酸10%，35%甲醛水溶液2%，丁醇聚氧乙烯醚2%，消泡剂1%，山梨酸钾2%，去离子水25%。

本实施例所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯在温度45℃、压力0.35MPa下混合搅拌而成，所述乳化硅油、聚氧丙烯的质量百分比为65%、35%。

（1）按质量百分比准备以下组分：水性金属硅丙树脂38%，四甲基硅烷10%，偏钒酸铵2%，钼酸钠3%，煤焦油脑5%，98%浓硫酸10%，35%甲醛水溶液2%，丁醇聚氧乙烯醚2%，消泡剂1%，山梨酸钾2%，去离子水25%；

（2）将煤焦油脑投入磺化釜中，升温至130℃，在90转/分搅拌5分钟；

（3）在搅拌后加入98%浓硫酸，在温度165℃、压力15KPa下反应4h；

（4）降温至100℃，加1/4去离子水，在50转/分搅拌10分钟稀释；

（5）降温至在80℃，将步骤（3）后的混合液倒入缩合釜；

（6）在55℃往缩合釜里滴加35%的甲醛水溶液，滴毕后升温至90℃、压力25KPa下反应2h，得黑色溶液；

（7）将水性金属硅丙树脂、四甲基硅烷、偏钒酸铵、钼酸钠、1/2去离子水放入反应釜，压力125Kpa，在120转/分搅拌10分钟，放置3h；

（8）将步骤（6）后的黑色溶液、润湿剂、消泡剂、山梨酸钾、1/4去离子水加入反应釜，升温至65℃，从反应釜底部充入氧气，氧气充入量4升/分钟，反应2小时倒出后用网眼为50μm的不锈钢过滤网过滤、密封装桶。

使用效果：在中性盐雾内腐蚀73小时无锈点，超过100小时锈斑面积小于7%，醋酸铅点滴13分钟后才出现沉积物，耐腐蚀性超过一般无铬处理剂55%。

实施例3

本实施例所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，由如下质量百分比的组分构成：水性金属硅丙树脂45%，四甲基硅烷5%，偏钒酸铵4%，钼酸钠1%，煤焦油脑7%，98%浓硫酸8%，35%甲醛水溶液3%，丁醇聚氧乙烯醚1%，消泡剂2%，山梨酸钾1%，去离子水23%。

本实施例所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯在温度60℃、压力0.25MPa下混合搅拌而成，所述乳化硅油、聚氧丙烯的质量百分比为70%、30%。

（1）按质量百分比准备以下组分：水性金属硅丙树脂45%，四甲基硅烷5%，偏钒酸铵4%，钼酸钠1%，煤焦油脑7%，98%浓硫酸8%，35%甲醛水溶液3%，丁醇聚氧乙烯醚1%，消泡剂2%，山梨酸钾1%，去离子水23%；

（2）将煤焦油脑投入磺化釜中，升温至140℃，在80转/分搅拌10分钟；

（3）在搅拌后加入98%浓硫酸，在温度165℃、压力40KPa下反应3h；

（4）降温至110℃，加1/4去离子水，在40转/分搅拌15分钟稀释；

（5）降温至在70℃，将步骤（3）后的混合液倒入缩合釜；

（6）在65℃往缩合釜里滴加35%的甲醛水溶液，滴毕后升温至80℃、压力35KPa下反应1h，得黑色溶液；

（7）将水性金属硅丙树脂、四甲基硅烷、偏钒酸铵、钼酸钠、1/2去离子水放入反应釜，压力140Kpa，在100转/分搅拌15分钟，放置2h；

（8）将步骤（6）后的黑色溶液、润湿剂、消泡剂、山梨酸钾、1/4去离子水加入反应釜，升温至70℃，从反应釜底部充入氧气，氧气充入量3升/分钟，反应3小时倒出后用网眼为40μm的不锈钢过滤网过滤、密封装桶。

使用效果：在中性盐雾内腐蚀76小时无锈点，超过100小时锈斑面积小于6%，醋酸铅点滴11分钟后才出现沉积物，耐腐蚀性超过一般无铬处理剂58%。

Claims

1.一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，其特征在于：由如下质量百分比的组分构成：水性金属硅丙树脂38-45%，四甲基硅烷5-10%，偏钒酸铵2-4%，钼酸钠1-3%，煤焦油脑5-7%，98%浓硫酸8-10%，35%甲醛水溶液2-3%，润湿剂1-2%，消泡剂1-2%，山梨酸钾1-2%，去离子水23-25%。

2.根据权利要求1所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，其特征在于：所述润湿剂为丁醇聚氧乙烯醚。

3.根据权利要求1所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂，其特征在于：所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯在温度45-60℃、压力0.25-0.35MPa下混合搅拌而成，所述乳化硅油、聚氧丙烯的质量百分比为65-70%、30-40%。

4.一种钢铁镀锌层表面水性处理剂的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（5）降温至在75±5℃，将步骤（3）后的混合液倒入缩合釜；

5.根据权利要求4所述的一种钢铁镀锌层表面水性处理剂的加工工艺，其特征在于：步骤（8）所述的过滤是用网眼为40-50μm的不锈钢过滤网筛过滤。