CN107829082A - 环保镀锌层用皮膜剂、制备方法及包含该皮膜剂的防锈膜 - Google Patents

环保镀锌层用皮膜剂、制备方法及包含该皮膜剂的防锈膜 Download PDF

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C22/48—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 not containing phosphates, hexavalent chromium compounds, fluorides or complex fluorides, molybdates, tungstates, vanadates or oxalates
    • C23C22/53—Treatment of zinc or alloys based thereon

Abstract

本发明涉及一种环保镀锌层用皮膜剂、制备方法及包含该皮膜剂的防锈膜，其中环保镀锌层用皮膜剂包括以下以重量份数表示的原料混合制得：醋酸盐10‑20份；植酸50‑100份；高分子化合物10‑20份；水溶性树脂50‑100份；纳米金属氧化物20‑30份；柠檬酸20‑30份；去离子水700‑840份。在基体镀锌钢板表面采用上述组分的环保镀锌层用皮膜剂做防锈处理，制得防锈膜具有成膜迅速、有效抑制镀锌层的蠕变、与镀锌金属附着力强、防腐效果显著的特点。

Description

环保镀锌层用皮膜剂、制备方法及包含该皮膜剂的防锈膜
技术领域
本发明涉及镀锌金属件表面防锈处理领域，具体涉及一种环保镀锌层用皮膜剂、制备方法及包含该皮膜剂的防锈膜。
背景技术
金属表面做镀锌处理，锌层在自然环境中容易腐蚀，通常需要经过钝化或者涂油保护，如申请公布号为CN103589490A的专利所示。但是采用钝化或者除油处理之后，给后续镀锌金属表面涂装带来困难。如果在涂装前去除油脂或者钝化膜，由于锌层不稳定，容易在涂装底层产生松动，即发生蠕变，造成涂层大面积脱落，不方便后续处理。
申请日为2014年4月30日，授权公告号为CN103923544B的中国专利公开了一种水性镀锌板连接漆及其制备方法，其包括水性丙烯酸乳液、附着力促进剂、颜料、填料、功能性粉料和各类助剂，采用以上方法在镀锌板表面做防锈处理时，仍不能有效抑制镀锌金属板的蠕变，可能会导致后期漆膜脱离。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保镀锌层用皮膜剂，其具有成膜迅速、有效抑制镀锌层的蠕变、与镀锌金属附着力强、防腐效果显著的特点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种环保镀锌层用皮膜剂，包括以下以重量份数表示的原料混合制得：醋酸盐10-20份；植酸 50-100份；高分子化合物10-20份；水溶性树脂50-100份；纳米金属氧化物20-30 份；柠檬酸20-30份；去离子水700-840份。
采用以上技术方案，环保镀锌层用皮膜剂中的醋酸盐可以置换镀锌金属表层中被腐蚀疏松的锌，提高镀锌金属表层的光洁度。高分子化合物和水溶性树脂结合提高成膜性，并且镀锌金属表层膜具有弹性，以免金属表面镀锌层发生蠕变。纳米金属氧化物具有较佳的防腐作用，还可以填补成膜空隙，提高环保镀锌层用皮膜剂的耐腐蚀性能。植酸和柠檬酸可与镀锌金属表层溶出的金属离子螯合，提高镀锌金属表层涂膜光亮度和耐腐蚀性能。
进一步地，高分子化合物为聚乙烯醇或者聚乙二醇中的一种。
优选地，高分子化合物的聚合度为1700-1800。
采用以上技术方案，选择聚乙烯醇或者聚乙二醇作为成膜组分，具有成膜光亮，附着力强的特点。
优选地，醋酸盐为醋酸钠或者醋酸钾中的一种。
优选地，纳米金属氧化物为纳米二氧化钛。
优选地，纳米二氧化钛的粒径为30-50nm。
采用以上技术方案，纳米二氧化钛添加到环保镀锌层用皮膜剂中，具有提高成膜均匀性和耐候性的特点。选择该粒径范围内的纳米二氧化钛，纳米二氧化钛分散更加均匀，且不易团聚。
进一步地，水溶性树脂为环氧树脂或者丙烯酸树脂。
采用以上技术方案，环氧树脂或者丙烯酸树脂作为成膜助剂，进一步辅助提高成膜性和致密性。
本发明的另一目的在于提供一种环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，其具有混料均匀，避免纳米金属氧化物团聚的特点。
本发明的上述目的通过以下技术方案得以实现：一种环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，包括如下步骤：
醋酸盐倒入1/3重量份的去离子水中搅拌均匀，并加入纳米金属氧化物制得醋酸盐溶液；
醋酸盐溶液中加入植酸混合均匀后，加入高分子化合物和水溶性树脂搅拌均匀制得预混物；
预混物中加入柠檬酸搅拌至澄清后，加入剩余的去离子水搅拌30min制得环保镀锌层用皮膜剂。
采用以上技术方案，醋酸盐和纳米金属氧化物预先混合，提高纳米金属氧化物的分散性。之后，再加入高分子化合物、水溶性树脂搅拌均匀，提高环保镀锌层用皮膜剂的粘稠度，保持纳米金属氧化物分散均匀，便于后期喷涂或者浸泡处理。
本发明的还一目的在于提供一种防锈膜，其具有方便涂覆，与镀锌钢板之间的附着力强的特点。
本发明的上述目的通过以下技术方案得以实现：一种防锈膜，按照如下步骤制得：
上述方法制得的环保镀锌层用皮膜剂稀释至质量分数为3-5％得到表面处理液；表面处理液的pH为2.5-4.5；
表面处理液的电导率为1200-2000μS/cm；
采用喷涂或者浸泡的方式在基层金属表面涂覆表面处理液，并且在120-160℃烘干，制得防锈膜。
优选地，防锈膜的厚度为50-100纳米。
采用以上技术方案，在制备防锈膜时，调整表面处理液的pH，若pH小于2，难以在镀锌金属表面成膜；当pH大于4.5时，容易形成沉淀，成膜质量较差。此外，当表面处理液的电导率大于2000μS/cm时，表面处理液仍然会析出沉淀，不利于成膜。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制得的环保镀锌层用皮膜剂，在镀锌金属表面形成光洁致密的保护膜，其中添加的醋酸盐、植酸能够与金属表面腐蚀疏松的锌发生螯合，提高镀锌金属表面的防腐效果；
2、本发明制得的环保镀锌层用皮膜剂与镀锌金属表面具有较佳的附着力，采用高分子化合物和水溶性树脂结合，提高环保镀锌层用皮膜剂与镀锌金属表面的粘附力，并且调节表面处理液的pH和电导率，进一步提高环保镀锌层用皮膜剂与镀锌金属表层的附着力；
3、环保镀锌层用皮膜剂中的柠檬酸可络合从镀锌金属表层置换的锌离子，加快镀锌金属表层成膜；并且便于环保镀锌层用皮膜剂重复利用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明涉及的所有原料均为市售。
实施例
实施例一：一种环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，包括如下步骤：
取10kg醋酸钠倒入200kg去离子水中搅拌均匀，并且加入20kg纳米二氧化钛(平均粒径为30nm)制得醋酸盐溶液；
醋酸盐溶液中加入50kg植酸混合均匀后，加入10kg聚乙烯醇(聚合度为1700) 和50kg环氧树脂搅拌均匀制得预混物；
预混物中加入20kg柠檬酸搅拌至澄清后，加入500kg去离子水搅拌30min制得环保镀锌层用皮膜剂。
实施例二：一种环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，包括如下步骤：
取12kg醋酸钠倒入240kg去离子水中搅拌均匀，并且加入22kg纳米二氧化钛(平均粒径为50nm)制得醋酸盐溶液；
醋酸盐溶液中加入60kg植酸混合均匀后，加入12kg聚乙烯醇(聚合度为1800) 和60kg环氧树脂搅拌均匀制得预混物；
预混物中加入20kg柠檬酸搅拌至澄清后，加入490kg去离子水搅拌30min制得环保镀锌层用皮膜剂。
实施例三：一种环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，包括如下步骤：
取14kg醋酸钠倒入250kg去离子水中搅拌均匀，并且加入25kg纳米二氧化钛(平均粒径为50nm)制得醋酸盐溶液；
醋酸盐溶液中加入70kg植酸混合均匀后，加入14kg聚乙烯醇(聚合度为1800) 和70kg环氧树脂搅拌均匀制得预混物；
预混物中加入25kg柠檬酸搅拌至澄清后，加入500kg去离子水搅拌30min制得环保镀锌层用皮膜剂。
实施例四：一种环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，包括如下步骤：
取16kg醋酸钾倒入260kg去离子水中搅拌均匀，并且加入28kg纳米二氧化钛(平均粒径为30nm)制得醋酸盐溶液；
醋酸盐溶液中加入80kg植酸混合均匀后，加入16kg聚乙二醇(聚合度为1700) 和80kg丙烯酸树脂搅拌均匀制得预混物；
预混物中加入25kg柠檬酸搅拌至澄清后，加入520kg去离子水搅拌30min制得环保镀锌层用皮膜剂。
实施例五：一种环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，包括如下步骤：
取18kg醋酸钾倒入260kg去离子水中搅拌均匀，并且加入30kg纳米二氧化钛(平均粒径为50nm)制得醋酸盐溶液；
醋酸盐溶液中加入90kg植酸混合均匀后，加入18kg聚乙二醇(聚合度为1800) 和90kg环氧树脂搅拌均匀制得预混物；
预混物中加入30kg柠檬酸搅拌至澄清后，加入540kg去离子水搅拌30min制得环保镀锌层用皮膜剂。
实施例六：一种环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，包括如下步骤：
取20kg醋酸钾倒入280kg去离子水中搅拌均匀，并且加入30kg纳米二氧化钛(平均粒径为50nm)制得醋酸盐溶液；
醋酸盐溶液中加入100kg植酸混合均匀后，加入20kg聚乙二醇(聚合度为1800) 和100kg环氧树脂搅拌均匀制得预混物；
预混物中加入30kg柠檬酸搅拌至澄清后，加入560kg去离子水搅拌30min制得环保镀锌层用皮膜剂。
防锈膜的制备方法：
将实施例一至实施例六任一种方法制得的环保镀锌层用皮膜剂稀释至质量百分数为C，并调节溶液的pH为X，电导率为Y；
将待处理的镀锌金属板预先依次经过预脱脂、主脱脂、两次水洗、纯净水洗的工序，并经过烘干之后，室温下在其表面喷涂经过稀释后的环保镀锌层用皮膜剂，在温度为T的条件下烘干，再经过纯净水清洗、烘干后，制得防锈膜。
采用实施例一至实施例六任何一种方法制备防锈膜的工艺参数如表1所示。
表1制备防锈膜的工艺参数
对比例
采用常规磷化方法在镀锌钢板表面做防锈处理。
测试例
分别对各实施例和对比例做过防锈处理的钢板进行如下性能测试：
涂膜厚度：采用扫描电镜(SEM)观察各个待测试样表面的涂层厚度。
附着力：采用划格法按照GB/T9286-1998对各个待测试样进行附着力测试。
盐雾实验：根据GB/T10125进行人造气氛腐蚀试验，在镀锌钢板的涂层表面采用划刀划十字划痕，对各个待测试样进行700小时中性盐雾试验，经过中性盐雾试验之后，观察划痕部位的腐蚀宽度。
水煮实验：待测试样在沸水中煮1小时，对待测试样表面进行附着力测试。
耐冲击性测试：依据GB1732-79《漆膜耐冲击测定法》对各个待测试样进行耐冲击测试。
各实施例和对比例进行上述测试，具体测试结果如表2所示。
表2各实施例和对比例的测试结果
由以上数据可知，按照本发明的方法在镀锌钢板表面进行防锈处理时，防锈膜致密，并且厚度保持在50-100nm。防锈膜与镀锌钢板基体之间的附着力较佳，不容易受外界影响剥落，适合用于多种金属表面的防锈处理。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种环保镀锌层用皮膜剂，其特征在于，包括以下以重量份数表示的原料混合制得：醋酸盐10-20份；植酸50-100份；高分子化合物10-20份；水溶性树脂50-100份；纳米金属氧化物20-30份；柠檬酸20-30份；去离子水700-840份。
2.根据权利要求1所述的环保镀锌层用皮膜剂，其特征在于：高分子化合物为聚乙烯醇或者聚乙二醇中的一种。
3.根据权利要求2所述的环保镀锌层用皮膜剂，其特征在于：高分子化合物的聚合度为1700-1800。
4.根据权利要求1所述的环保镀锌层用皮膜剂，其特征在于：醋酸盐为醋酸钠或者醋酸钾中的一种。
5.根据权利要求1所述的环保镀锌层用皮膜剂，其特征在于：纳米金属氧化物为纳米二氧化钛。
6.根据权利要求5所述的环保镀锌层用皮膜剂，其特征在于：纳米二氧化钛的粒径为30-50nm。
7.根据权利要求1所述的环保镀锌层用皮膜剂，其特征在于：水溶性树脂为环氧树脂或者丙烯酸树脂。
8.一种权利要求1-7任一项所述的环保镀锌层用皮膜剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
醋酸盐倒入1/3重量份的去离子水中搅拌均匀，并加入纳米金属氧化物制得醋酸盐溶液；
醋酸盐溶液中加入植酸混合均匀后，加入高分子化合物和水溶性树脂搅拌均匀制得预混物；
预混物中加入柠檬酸搅拌至澄清后，加入剩余的去离子水搅拌30min制得环保镀锌层用皮膜剂。
9.一种防锈膜，其特征在于：按照如下步骤制得：
将权利要求8制得的环保镀锌层用皮膜剂稀释至质量分数为3-5%得到表面处理液；
表面处理液的pH为2.5-4.5；
表面处理液的电导率为1200-2000µS/cm；
采用喷涂或者浸泡的方式在基层金属表面涂覆表面处理液，并且在120-160℃烘干，制得防锈膜。
10.根据权利要求9所述的防锈膜，其特征在于：防锈膜的厚度为50-100纳米。
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