CN106591817B - 无重金属物排放钢铁表面处理液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无重金属物排放钢铁表面处理液的原料成分及其产品的制备方法，属于新材料或精细化工领域。本发明的创新点就在于用酒精和水作溶剂，代替对环境有影响的有机溶剂，属水溶性涂料。用防锈能力极强的Al3+、Mg2+和Zn2+的化合物替代重金属化合物作防锈剂(Al3+、Mg2+、Zn2+在任何条件下都不会再被氧化锈蚀)。用钝化能力更强的过氧化苯甲酰代替Cr7+，用强力树脂作成膜剂，可在金属表面形成坚韧而耐高温的保护性漆膜。该发明产品在生产和应用时，均无“三废”排放，完全克服了传统磷化液的诸多弊病。应用方法简单，喷、刷、滚、浸等涂覆法皆可。产品经检验，得到很好的结论。本发明给钢铁表面处理开辟了一条效果好、省资源、节能环保的创新之路。
Description
一.技术领域
无重金属物排放钢铁表面处理液发明涉及的是钢铁防锈防腐蚀的保护技术，属于新材料或精细化工领域。
二.背景技术
对于脱脂无锈的钢铁构件，在防腐整个工艺过程中，第一步就是将钢铁表面磷化(钝化)。传统的磷化工艺是将无脂无锈的钢铁构件，浸入含有多种重金属(Cr、Pb、Cd等)的磷化液中，在一定温度下进行磷化处理，利用具有很强氧化性能的六价铬(Cr6+)和四价铅(Pb4+)等对钢铁表面进行钝化。处理一定量钢铁构件后，大量的磷化废液和清洗液的排放，严重地污染了人的生存和劳动环境，破坏了自然生态平衡。整个磷化工艺是一个高耗能高污染的过程，况且，磷化处理后的钢铁表面防锈蚀能力很弱。
为了克服磷化液和磷化工艺的诸多弊病，经过多年的努力，终于研制出无重金属物排放钢铁表面处理液。该产品对磷化液可以取而代之。它不含重金属，用水和乙醇作溶剂，不含对环境有影响的有机溶剂，防锈蚀能力强。该产品在生产过程中无“三废”排放，在低温常压下进行。在处理钢铁表面的整个应用过程中，常温常压下进行，也无“三废”排放。当处理池中处理液减少时，无需排放更换，只需向处理池中补充添加处理液即可。工艺简单，省工省时，节能环保，低成本，省资源。
三.发明内容
无重金属物排放钢铁表面处理液的发明旨在为钢铁防腐领域提供一种优良的钢铁表面处理液及其制备方法，目的是克服传统磷化液及磷化工艺的诸多弊病，并取而代之。
无重金属物排放钢铁表面处理液的发明解决技术问题采用如下技术方案：
无重金属物排放钢铁表面处理液的特点在于其原料按质量份数构成为：
成膜剂I：改性三聚腈胺树脂MPF，5-7
成膜剂II：改性丙烯酸环氧丙醇树脂RE1，15-17
钝化剂：过氧化苯甲酰，1-1.5
铁锈转化剂：四聚磷酸镁锌(MgZn(H2PO4)4)，16-19
防锈剂：酸式磷酸锌(ZnHPO4)，5-8
增塑固化剂：六亚甲基四胺(C6H12N4)，1-1.5
稳定剂I：苯甲酸(C6H5COOH)，0.5-1
稳定剂II：丁醇(C4H9OH)，5-8
溶剂I：乙醇(C2H5OH)，32-27
溶液剂II：水(H2O)，20-15
无重金属物排放钢铁表面处理液的制备特点在于按以下步骤操作：
a.将溶剂I乙醇和溶剂II水各1/2的量，加入1#反应釜，加热升温，保持温度60±2℃，然后顺序加入稳定剂I苯甲酸和稳定剂II丁醇，搅拌至物料成单相体系后，再加入增塑固化剂，搅拌成单相体系，保持温度不变，得A，存釜备用。
b.将溶剂I乙醇总量的1/4加入2#反应釜，然后顺序加入成膜剂IMPF和成膜剂IIRE1，边加入边搅拌，边升温至60±2℃，保温不变，得B，存釜备用。
c.将余下的溶剂I乙醇和溶剂II水，加入3#反应釜，加热升温并保持温度60±2℃，然后顺序加入钝化剂过氧化苯甲酰、铁锈转化剂四聚磷酸镁锌和防锈剂酸式磷酸锌。搅拌至物料成均相体系后，得C，存釜备用。
d.搅拌1#反应釜中的A、2#反应釜中的B和3#反应釜中的C，保持温度60±2℃，顺序将B和C徐徐加入1#反应釜，待物料成单相体系后，停止搅拌，保温1h，然后自然降温至室温。
e.边搅拌1#反应釜中物料，边放料。用塑料容器包装，即得无重金属物排放钢铁表面处理液。
与已有技术和产品相比，无重金属物排放钢铁表面处理液的有益效果体现在：
1.无重金属物排放钢铁表面处理液用水和乙醇作溶剂，不含铬(Cr)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等重金属及其各种价态的化合物。在生产和应用过程中，均无“三废”生成和排放。
2.用Mg2+、Zn2+、Al3+的聚合磷酸盐作防锈剂，防锈效果极佳，因为这三种离子在任何条件下也不会被氧化和还原(电化学条件除外)。
3.用强氧化剂过氧化苯甲酰作钝化剂，对钢铁表面钝化，其效果强于六价铬(Cr6+)。
4.通过[0025]和[0026]处理，钢铁表面电极电位升高，大大增强钢铁表面的防腐蚀能力。
5.无重金属物排放钢铁表面处理液的原料中，成膜剂I和成膜剂II是强力树脂，溶于水和乙醇，与其他组分可以互溶为单相体系。涂膜干燥后，可在钢铁表面形成坚韧耐高温(500±50℃，不起皮粉化)的保护性漆膜。
当前，在国内外市场上，与无重金属物排放钢铁表面处理液有类似作用的产品并不多见，有些也是假借“钝化液(剂)”、“处理剂”等其名，而无实质性能作用，也无法与本产品相比。从价格相比看，传统的钢铁表面处理液(包括磷化液)的价格，一般都在人民币1万元/吨以下，而类似本产品的价格，一般都在1.8-3万元/吨范围甚至以上。表面看，传统产品有价格优势，但在应用过程中，65％以上而成为废液被排放。若把废液的处理和排放成本及处理钢铁构件的量(每吨产品)合并综合测算，传统产品价格优势完全失去。况且，在发达国家，对传统磷化液(剂)早已禁生产禁使用。我国在法规和政策上对其生产和使用也已给予了严格的限制。
四.具体实施方式
实施例1：
在实施例中，制备无重金属物排放钢铁表面处理液的原料及按质量份数构成为：
成膜剂I5，成膜剂II15，钝化剂过氧化苯甲酰1，铁锈转化剂四聚酸式磷酸镁锌16，防锈剂酸式磷酸锌5，增塑固化剂六亚甲基四胺1，稳定剂苯甲酸0.5，丁醇5，溶剂I乙醇32，溶剂II水20。
在实施例中，无重金属物排放钢铁表面处理液按下面方法制备。
1.将溶剂I乙醇和溶剂II水各1/2的量，加入1#反应釜，加热升温，保温60±2℃，然后顺序加入稳定剂I苯甲酸和稳定剂II丁醇，搅拌至物料成单相体系后，再加入增塑固化剂，全溶后保温，得A，存釜备用。
2.将溶剂I乙醇总量的1/4加入2#反应釜，然后顺序加入成膜剂IMPF和成膜剂IIRE1，边加边搅拌，边加热至60±2℃，保温不变，得B，存釜备用。
3.将余下的溶剂I乙醇和溶剂II水，加入3#反应釜，加热升温，保温60±2℃，然后顺序加入钝化剂过氧化苯甲酰、铁锈转化剂四聚磷酸镁锌和防锈剂酸式磷酸锌。搅拌至物料成均相体系后，得C，存釜备用。
4.搅拌1#、2#、3#三反应釜中的物料A、B、C，并保温60±2℃。然后顺序将B和C徐徐加入1#反应釜，搅拌待物料成单相体系后，停止搅拌，保温1h，然后自然降温至室温。
5.边搅拌1#反应釜中的物料，边放料，用HDPE塑料容器盛装，即得产品无重金属物排放钢铁表面处理液。
实施例2：
在实施例中无重金属物排放钢铁表面处理液的原料按质量构成为：
成膜I 6，成膜剂II 16，钝化剂 1，铁锈转化剂 18，防锈剂 6，增塑固化剂 1，稳定剂I 0.5，稳定剂II 6，溶剂I 30，溶剂II 18
此实施例中，无重金属物排放钢铁表面处理液的制备方法，与实施例1相同。
实施例3
在实施例中无重金属物排放钢铁表面处理液的原料质量份数构成为：
成膜剂I 7，成膜剂II 17，钝化剂 1.5，铁锈转化剂 19，防锈剂 8，增塑固化剂1.5，稳定剂I 0.5，稳定剂II 8，溶剂I 28，溶剂II 20
此实例中，无重金属物排放钢铁表面处理液的制备方法与实施例1相同。
Claims (2)
1.无重金属物排放钢铁表面处理液，其特征在于所用原料按质量份数构成为：
成膜剂I：改性三聚腈胺树脂MPF，5-7
成膜剂II：改性丙烯酸环氧丙醇树脂RE1，15-18
钝化剂：过氧化苯甲酰，1-1.5
铁锈转化剂：四聚磷酸镁锌(MgZn(H2PO4)4)，16-19
防锈剂：酸式磷酸锌(ZnHPO4)，5-8
增塑固化剂：六亚甲基四胺(C6H12N4)，1-1.5
稳定剂I：苯甲酸(C6H5COOH)，0.5-1
稳定剂II：丁醇(C4H9OH)，5-8
溶剂I：乙醇(C2H5OH)，32-27
溶液剂II：水(H2O)，20-15
无重金属物排放钢铁表面处理液是按如下方法制备的：
a.将溶剂I乙醇和溶剂II水各1/2的量加入1#反应釜，加热升温，保持温度60±2℃，然后顺序加入稳定剂I苯甲酸和稳定剂II丁醇，搅拌至物料成单相体系后，再加入增塑固化剂，搅拌成单相体系，保持温度不变，得A，存釜备用；
b.将溶剂乙醇总量的1/4，加入2#反应釜，然后顺序加入成膜剂IMPF和成膜剂IIRE1，边加边搅拌边升温至60±2℃，保温不变，得B，存釜备用；
c.将余下的溶剂乙醇和水，加入3#反应釜，加热升温并保温60±2℃，然后顺序加入钝化剂过氧化苯甲酰、铁锈转化剂四聚磷酸镁锌和防锈剂酸式磷酸锌。搅拌物料成均相体系后，得C，存釜备用；
d.搅拌1#反应釜中的A、2#反应釜中的B和3#反应釜中的C，并保温60±2℃。然后顺序将B和C徐徐加入1#反应釜A中，搅拌至物料成单相体系后，停止搅拌，保温1h后，自然降温至室温；
e.搅拌1#反应釜中物料，同时放料。用塑料容器盛装，即得无重金属物排放钢铁表面处理液产品。
2.如权利要求1所述的无重金属物排放钢铁表面处理液的制备方法，其特征在于按以下步骤操作：
a.将溶剂I乙醇和溶剂II水各1/2的量加入1#反应釜，加热升温，保持温度60±2℃，然后顺序加入稳定剂I苯甲酸和稳定剂II丁醇，搅拌至物料成单相体系后，再加入增塑固化剂，搅拌成单相体系，保持温度不变，得A，存釜备用；
b.将溶剂乙醇总量的1/4，加入2#反应釜，然后顺序加入成膜剂IMPF和成膜剂IIRE1，边加边搅拌边升温至60±2℃，保温不变，得B，存釜备用；
c.将余下的溶剂乙醇和水，加入3#反应釜，加热升温并保温60±2℃，然后顺序加入钝化剂过氧化苯甲酰、铁锈转化剂四聚磷酸镁锌和防锈剂酸式磷酸锌。搅拌物料成均相体系后，得C，存釜备用；
d.搅拌1#反应釜中的A、2#反应釜中的B和3#反应釜中的C，并保温60±2℃。然后顺序将B和C徐徐加入1#反应釜A中，搅拌至物料成单相体系后，停止搅拌，保温1h后，自然降温至室温；
e.搅拌1#反应釜中物料，同时放料。用塑料容器盛装，即得无重金属物排放钢铁表面处理液产品。
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