CN107587125A - 一种用于压铸铝的无铬钝化剂及其制备、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明成功研制了一种用于压铸铝的无铬钝化剂及其制备、应用。主要是以水性聚氨酯树脂为主成膜物质，复配脲丙基硅烷与氨基硅烷提高附着力，并以有机溶剂、有机硅类渗透剂和消泡剂改善成膜均匀性，制备出稳定均匀的无铬钝化剂，用于压铸铝的表面防腐，盐雾可达72h。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面防腐技术领域，具体是涉及用于压铸铝的无铬钝化剂及其制备、应用。
背景技术
我国是铝制品的生产使用大国，铝制散热器有着巨大的市场需求和发展前景，据不完全统计，我国铝制散热器的产量仅次于传统的灰铸铁散热器，是新型散热器中的实力派。铝制散热器具有轻质、高效、节能、环保的特点，它导热性强，散热量大，美观漂亮，装饰性好，外表耐氧化，在家电、汽车类中应用广泛。
然而铝及其合金极易受到腐蚀，特别是在硬水地区使用，连续长期使用容易发生冷却水泄漏。对铝合金而言，外界的S和Cl容易发生沿晶界的反应，而且其钻缝能力极强，一般来讲，腐蚀元素沿晶界尖端将晶界打开后，没有受到保护的基材马上发生氧化反应。目前市场上一般是先采用脱脂除油，然后在铝制散热器表面形成一种纳米级陶瓷/硅烷转化膜进行防护，然而其耐盐雾和耐湿热试验性能不佳，达不到实际应用要求。国内有三价铬技术，在耐盐雾和耐湿热试验性能上有极大提高，然而在环保要求逐渐增大的趋势下，势必会被环保产品所代替，因此在铝制散热器表面形成一种无铬钝化剂，提高其耐盐雾和耐湿热试验性能是市场上的一大需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种压铸铝的无铬钝化剂及其制备、应用。该钝化剂的制备和应用过程简单，产品安全环保无毒，操作方便，无“三废”产生，其耐中性盐雾时间可达72小时。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于压铸铝的无铬钝化剂，其特征在于由如下重量份的原料组成：
所述的硅烷为脲丙基硅烷与氨基硅烷复配混合物，重量份比为5:5～9:1，水解后的总浓度为10％。
所述的硅烷为脲丙基硅烷与氨基硅烷复配混合物，所述的脲丙基硅烷选自脲丙基三甲氧基硅烷，脲丙基三乙氧基硅烷中的一种；所述的氨基硅烷为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
所述的高效润湿剂为有机氟/聚醚共改性有机硅氧烷，其结构式为：
RO(EO)x(CH2)3Me2SiO(MeBSiO)(Me2SiO)aSiMe2(EO)x(CH2)3OR
其中，Me为甲基，x为1-10的整数，a为1-20的整数，EO为环氧乙烷，R为—C4F9，B为—(CH2)3O(EO)p(PO)qH，PO为环氧丙烷，p为0～150的整数，优选5-20的整数；q为0～150的整数，优选0-10的整数。
所述的水溶性溶剂为乙二醇单丁醚，乙二醇甲醚，乙二醇乙醚中的一种。
所述的水性聚氨酯树脂是由聚酯二元醇、二异氰酸酯、催化剂、扩链剂、有机溶剂、有机硅、中和剂、封端剂与去离子水反应而成，有效固体含量为40％
所述的水性聚氨酯树脂中聚酯二元醇为聚己二酸聚酯二元醇或聚己内酯二元醇中的一种，所述的扩链剂为为阴离子扩链剂及非离子扩链剂，阴离子扩链剂为二羟甲基丙酸；非离子扩链剂为1，4-丁二醇或乙二醇；所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡；所述有机溶剂为丙酮、N甲基毗咯烷酮或异丙醇；所述有机硅为氨基硅油或三元嵌段硅油中的一种；所述中和剂为三乙胺；所述封端剂为乙醇。
所述的用于压铸铝的无铬钝化剂的制备方法为：先按照规定的重量份比例将脲丙基硅烷与氨基硅烷溶于水中，并搅拌促进水解，制成10％的硅烷混合溶液备用。在水性聚氨酯树脂中缓慢加入水解后的硅烷混合液，搅拌混合，并依次加入高效润湿剂、水溶性溶剂和消泡剂，搅拌均匀，可得稳定的用于压铸铝的无铬钝化剂。
所述用于压铸铝的无铬钝化剂的应用方法为：先将压铸铝样件进行脱脂除油，之后水洗，再经过在无铬钝化剂中浸泡5-10s，取出后停顿5s并在90-150℃的烘箱中烘烤5-10分钟即可。
本发明采用水性聚氨酯树脂为主成膜物质，复配水解后的脲丙基硅烷与氨基硅烷混合物，通过树脂和硅烷的协同作用，提高膜层的致密性和附着力，极大提高了盐雾性能；加入特殊结构的有机氟-聚醚共改性聚有机硅氧烷类高效润湿剂，由于具有极低的表面张力，在润湿剂的作用下，渗透到压铸铝的凹隙处，提高膜层致密性和均匀性，烘干后膜层均匀无缩孔；添加溶剂，能够溶解树脂，在烘干时又能易挥发，有效减少了流挂现象，其干膜厚度达到1-5μm，耐中性盐雾试验可达72小时。
具体实施方式
以下将结合实施例，对本发明进行较为详细的说明。但是，实施例内容仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
有机氟改性聚有机硅氧烷类高效润湿剂各变量如下(RH-1代表高效润湿剂)：
| x | a | p | q | |
| RH-1 | 1 | 2 | 20 | 10 |
| RH-2 | 5 | 15 | 5 | 0 |
| RH-3 | 10 | 20 | 10 | 5 |
| RH-4 | 8 | 5 | 15 | 3 |
硅烷复配物各组分如下(GW-1代表硅烷复配物)
所述硅烷复配物的制备方法：先按照规定的重量份比例将脲丙基硅烷与氨基硅烷溶于水中，并搅拌促进水解，制成10％的硅烷混合溶液备用。
实施例如下：
实施例制备方法：在水性聚氨酯树脂中缓慢加入预先制备好的的硅烷混合液，搅拌混合，并依次加入高效润湿剂、水溶性溶剂和消泡剂，搅拌均匀，补足水至100g，可得稳定的用于压铸铝的无铬钝化剂。
应用方法：先将压铸铝样件进行脱脂除油，之后水洗，再经过在无铬钝化剂中浸泡5-10s，取出后停顿5s并在90-150℃的烘箱中烘烤5-10分钟即可。
性能测试：
(1)耐中性盐雾测试：按照《GB/T 10125一1997人造气氛腐蚀试验盐雾试验》测试
(2)外观：目测观察表面是否光滑，上膜完整。
| 外观 | 耐中性盐雾试验/h | |
| 实施例1 | 光滑，上膜完整 | 72 |
| 实施例2 | 光滑，上膜完整 | 75 |
| 实施例3 | 光滑，上膜完整 | 72 |
| 实施例4 | 光滑，上膜完整 | 72 |
Claims (8)
1.一种用于压铸铝的无铬钝化剂，其特征在于由如下重量份的原料组成：
所述的水性聚氨酯树脂的有效固体含量为40％；
所述的高效润湿剂为有机氟/聚醚共改性有机硅氧烷；
所述的硅烷为脲丙基硅烷与氨基硅烷复配混合物，重量份比为5:5～9:1，水解后的总浓度为10％。
2.如权利要求1所述的用于压铸铝的无铬钝化剂，其特征在于所述的硅烷为脲丙基硅烷与氨基硅烷复配混合物，所述的脲丙基硅烷选自脲丙基三甲氧基硅烷，脲丙基三乙氧基硅烷中的一种；所述的氨基硅烷为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
3.如权利要求1所述的用于压铸铝的无铬钝化剂，其特征在于所述的高效润湿剂为有机氟改性聚有机硅氧烷，其结构式为：
RO(EO)x(CH2)3Me2SiO(MeBSiO)(Me2SiO)aSiMe2(EO)x(CH2)3OR
其中，Me为甲基，x为1-10的整数，a为1-20的整数，EO为环氧乙烷，R为—C4F9，B为—(CH2)3O(EO)p(PO)qH，PO为环氧丙烷，p为0～150的整数，优选5-20的整数；q为0～150的整数，优选0-10的整数。
4.如权利要求1所述的用于压铸铝的无铬钝化剂，其特征在于所述的水溶性溶剂为乙二醇单丁醚，乙二醇甲醚，乙二醇乙醚，乙二醇丙醚中的一种。
5.如权利要求1所述的用于压铸铝的无铬钝化剂，其特征在于所示的水性聚氨酯树脂是由聚酯二元醇、二异氰酸酯、催化剂、扩链剂、有机溶剂、有机硅、中和剂、封端剂与去离子水反应而成。
6.如权利要求5所述的用于压铸铝的无铬钝化剂，其特征在于所示的水性聚氨酯树脂中聚酯二元醇为聚己二酸聚酯二元醇或聚己内酯二元醇中的一种，所述的扩链剂为为阴离子扩链剂及非离子扩链剂，阴离子扩链剂为二羟甲基丙酸；非离子扩链剂为1，4-丁二醇或乙二醇；所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡；所述有机溶剂为丙酮、N甲基毗咯烷酮或异丙醇；所述有机硅为氨基硅油或三元嵌段硅油中的一种；所述中和剂为三乙胺；所述封端剂为乙醇。
7.如权利要求1-5任一项所述用于压铸铝的无铬钝化剂的制备方法，其特征在于：先按照规定的重量份比例将脲丙基硅烷与氨基硅烷溶于水中，并搅拌促进水解，制成10％的硅烷混合溶液备用。在水性聚氨酯树脂中缓慢加入水解后的硅烷混合液，搅拌混合，并依次加入高效润湿剂、水溶性溶剂和消泡剂，搅拌均匀，可得稳定的用于压铸铝的无铬钝化剂。
8.如权利要求1-5任一项所述用于压铸铝的无铬钝化剂的应用方法，其特征在于：先将压铸铝样件进行脱脂除油，之后水洗，再经过在无铬钝化剂中浸泡5-10s，取出后停顿5s并在90-150℃的烘箱中烘烤5-10分钟即可。
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| CN110983244A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-04-10 | 泰州市三定新材料科技有限公司 | 一种环保高防腐渗锌钝化液 |
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