CN108034935A - 一种无铬转化成膜液及其制备方法 - Google Patents

一种无铬转化成膜液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无铬转化成膜液及其制备方法，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：成膜剂4～7％、有机聚合物5～9％、螯合剂2～5％、pH缓冲剂1～9％和余量的水。本发明通过向成膜剂中添加有机聚合物、螯合剂和pH缓冲剂，得到的无铬转化膜与铝基体具有良好的附着力，且耐抗冲击性能及耐盐雾腐蚀性能优良。

Description

一种无铬转化成膜液及其制备方法
技术领域
本发明涉及织物染织助剂生产技术领域，具体而言，涉及一种无铬转化成膜液及其制备方法。
背景技术
完全无铬的化学转化膜在20世纪70年代已有报道，当时的基本成分有硼酸，氟锆酸盐和硝酸，该处理溶液在PH在3～5，温度50～60℃条件下，可以得到无色透明的无铬转化成膜液，膜的质量一般小于1mg/dm2。
据国外报道，在20世纪90年代中期欧阳铝罐工业已经100％采用了无铬转化处理工艺，而挤压铝型材只占了还不到25％。其中原因与许多因素有关，首先无铬膜的耐腐蚀性和附着力力还不如铬化膜或磷铬化膜，早期开发的工艺不能满足建筑铝型材的性能需要。
目前工业上使用的无铬转化成膜液处理工艺大多还是基于钛锆与氟的络合物，但是建筑和汽车工业对于耐腐蚀性，附着力和使用寿命的要求比铝罐工业高得多，因此还在工业检验认证之中。
然而，对于目前使用的传统的无铬转化成膜液在其应用时存在以下缺点：
1、附着力还达不到要求。
2、只适用于一般铝合金，对含有铜、锌、硅量较高的其他铝合金，特别是压铸铝并不适用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的一种无铬转化成膜液及其制备方法，更好的克服了上述现有技术存在的问题和缺陷，本发明通过向成膜剂中添加有机聚合物、螯合剂和pH缓冲剂，得到的无铬转化膜与铝基体具有良好的附着力，且其耐冲击性能及耐盐雾腐蚀性能优良。
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：成膜剂4～7％、有机聚合物5～9％、螯合剂2～5％、pH缓冲剂1～9％和余量的水。
进一步地，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：氟锆酸5～6％、有机聚合物6～7％、螯合剂2.5～3％、pH缓冲剂1～4.7％和余量的水。
进一步地，所述成膜剂为氟锆酸。
进一步地，所述有机聚合物为水性环氧树脂或水性聚氨酯树脂。
进一步地，所述螯合剂为柠檬酸、酒石酸钠和葡萄糖酸中的一种。
进一步地，所述pH缓冲剂为氟硅酸、氟硼酸、醋酸和草酸中的一种或两种。
进一步地，所述水为去离子水。
本发明还提供了一种无铬转化成膜液的制备方法，所述无铬转化成膜液为上述的无铬转化成膜液，所述制备方法包括以下步骤：
将成膜剂、有机聚合物、螯合剂、pH缓冲剂和水混合均匀。
进一步地，所述制备方法包括：先向反应釜中加入有机聚合物，再加入成膜剂搅拌混合，再加入螯合剂和pH缓冲剂搅拌混合，最后加入水搅拌混合均匀。
进一步地，所述搅拌速度为80～120r/min。
与现有技术相比，本发明的一种无铬转化成膜液及其制备方法的有益效果是：
本发明通过向成膜剂中添加有机聚合物、螯合剂和pH缓冲剂，得到的无铬转化膜与铝基体具有良好的附着力，且其抗耐冲击性能及耐盐雾腐蚀性能优良。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合实施例的方式对本发明的技术方案做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。
但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用之术语：
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：
成膜剂4～7％如4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％或7％等；
有机聚合物5～9％如5％、6％、7％、8％或9％等；
螯合剂2～5％如2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等；
pH缓冲剂1～9％如1％、2％、3％、4％、4.7％、6％、、7％、8％或9％等；
和余量的水。
优选地，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：成膜剂的水。
本发明通过向成膜剂中添加有机聚合物、螯合剂和pH缓冲剂，使得到的无铬转化膜与铝基体、喷涂涂层的附着力和抗硬水性能显著提高，且抗腐蚀、抗冲击性能优良。
优选地，所述成膜剂为氟锆酸；当然，本发明的成膜剂还可以列举为氟钛酸或氟锆酸铵等。
优选地，所述有机聚合物为水性环氧树脂或水性聚氨酯树脂。
优选地，所述螯合剂为柠檬酸、酒石酸钠和葡萄糖酸中的一种。
优选地，所述pH缓冲剂为氟硅酸、氟硼酸、醋酸和草酸中的一种或两种。
更优地，所述pH缓冲剂为氟硅酸和醋酸。
优选地，所述水为去离子水。
本发明还提供了一种无铬转化成膜液的制备方法，所述无铬转化成膜液为上述的无铬转化成膜液，所述制备方法包括以下步骤：
将成膜剂、有机聚合物、螯合剂、pH缓冲剂和水混合均匀。
优选地，所述制备方法包括：先向反应釜中加入有机聚合物，再加入成膜剂搅拌混合，再加入螯合剂和pH缓冲剂搅拌混合，最后加入水搅拌混合均匀。
优选地，所述搅拌速度为80～120r/min如80r/min、90r/min、100r/min、110r/min或120r/min等。
为了便于理解本发明，下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。申请人声明，本发明通过以下实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于下述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明应依赖下述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：4％氟锆酸、5％水性环氧树脂、2％柠檬酸、3％醋酸、1％氟硅酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速80r/min搅拌下，先向反应釜中加入水性环氧树脂，搅拌10分钟，然后加入氟锆酸和氟硅酸，搅拌混合5分钟，再加入醋酸和柠檬酸，搅拌混合3分钟后，加余量的去离子水混合均匀。
实施例2
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：7％氟锆酸、9％水性环氧树脂、5％柠檬酸、6％醋酸、3％氟硅酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速90r/min搅拌下，先向反应釜中加入水性环氧树脂，搅拌10分钟，然后加入氟锆酸和氟硅酸，搅拌混合5分钟，再加入醋酸和柠檬酸，搅拌混合3分钟后，加余量的去离子水混合均匀。
实施例3
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：5％氟锆酸、6％水性环氧树脂、2.5％柠檬酸、3％醋酸、1％氟硅酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速100r/min搅拌下，先向反应釜中加入水性环氧树脂，搅拌10分钟，然后加入氟锆酸和氟硅酸，搅拌混合5分钟，再加入醋酸和柠檬酸，搅拌混合5分钟后，加余量的去离子水混合均匀。
实施例4
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：5.5％氟锆酸、6％水性聚氨酯树脂、4.5％酒石酸钠、3％醋酸、1.2％氟硅酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速110r/min搅拌下，先向反应釜中加入水性环氧树脂，搅拌10分钟，然后加入氟锆酸和氟硅酸，搅拌混合8分钟，再加入醋酸和酒石酸钠，搅拌混合4分钟后，加余量的去离子水混合均匀。
实施例5
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：6％氟锆酸、7％水性聚氨酯树脂、3％酒石酸钠、3.5％醋酸、1.2％氟硼酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速120r/min搅拌下，先向反应釜中加入水性聚氨酯树脂，搅拌10分钟，然后加入氟锆酸和氟硼酸，搅拌混合10分钟，再加入醋酸和酒石酸钠，搅拌混合5分钟后，加余量的去离子水混合均匀。
实施例6
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：7％氟锆酸、9％水性环氧树脂、5％葡萄糖酸、6％草酸、1％氟硼酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速100r/min搅拌下，先向反应釜中加入水性环氧树脂，搅拌10分钟，然后加入氟锆酸和氟硼酸，搅拌混合10分钟，再加入草酸和葡萄糖酸，搅拌混合5分钟后，加余量的去离子水混合均匀。
对比例1
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：5％氟锆酸、2.5％柠檬酸、3％醋酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速100r/min搅拌下，将氟锆酸、醋酸和柠檬酸搅拌混合10分钟，再加余量的去离子水混合均匀。
对比例2
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：5％氟锆酸、6％水性环氧树脂、3％醋酸、1％氟硅酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速100r/min搅拌下，先向反应釜中加入水性环氧树脂，搅拌混合10分钟，然后加入氟锆酸和氟硅酸，搅拌混合5分钟，再加入醋酸，搅拌混合5分钟后，加余量的去离子水混合均匀。
对比例3
一种无铬转化成膜液，按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：5％氟锆酸、6％水性环氧树脂、2.5％柠檬酸和余量的水。
该无铬转化成膜液的制备方法包括：
(1)按上述质量百分比称取各原料。
(2)在转速100r/min搅拌下，先向反应釜中加入水性环氧树脂，搅拌10分钟，然后加入氟锆酸，搅拌混合5分钟，再加入柠檬酸，搅拌混合5分钟后，加余量的去离子水混合均匀。
分别对上述实施例1～6及对比例1～3制备的无铬转化成膜液应用于压铸铝的无铬转化处理工艺中，对其形成的无铬转化膜的耐冲击性能、附着力、耐腐蚀性能进行测试，测试结果如表1所示。
其中，耐冲击性：按照GB/T 1732标准进行测定；
附着力：按照GB/T 9286-1998标准进行测定；
耐铜盐加速醋酸盐雾(CASS)和醋酸盐雾腐蚀性：按照GB/T 10125标准进行测定。
表1
由上述表1可知，本发明实施例1～6制备得到的无铬转化成膜液在压铸铝表面形成的无铬转化膜与压铸铝表面的附着力、耐冲击、耐盐雾腐蚀性能优良。
而对比例1～3制备得到的无铬转化成膜液在压铸铝表面形成的无铬转化膜与压铸铝表面的附着力、耐冲击、耐盐雾腐蚀性能差。
综上所述，本发明通过向成膜剂中添加有机聚合物、螯合剂和pH缓冲剂，得到的无铬转化膜与铝基体具有良好的附着力，且其耐冲击性能及耐盐雾腐蚀性能优良。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明配方及制备工艺可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无铬转化成膜液，其特征在于：按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：成膜剂4～7％、有机聚合物5～9％、螯合剂2～5％、pH缓冲剂1～9％和余量的水。
2.根据权利要求1所述的无铬转化成膜液，其特征在于：按所述成膜液的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：成膜剂5～6％、有机聚合物6～7％、螯合剂2.5～3％、pH缓冲剂1～4.7％和余量的水。
3.根据权利要求1或2所述的无铬转化成膜液，其特征在于：所述成膜剂为氟锆酸。
4.根据权利要求1或2所述的无铬转化成膜液，其特征在于：所述有机聚合物为水性环氧树脂或水性聚氨酯树脂。
5.根据权利要求1或2所述的无铬转化成膜液，其特征在于：所述螯合剂为柠檬酸、酒石酸钠和葡萄糖酸中的一种。
6.根据权利要求1或2所述的无铬转化成膜液，其特征在于：所述pH缓冲剂为氟硅酸、氟硼酸、醋酸和草酸中的一种或两种。
7.根据权利要求1或2所述的无铬转化成膜液，其特征在于：所述水为去离子水。
8.一种无铬转化成膜液的制备方法，其特征在于：所述无铬转化成膜液为权利要求1～7任一项所述的无铬转化成膜液，所述制备方法包括以下步骤：
将成膜剂、有机聚合物、螯合剂、pH缓冲剂和水混合均匀。
9.根据权利要求8所述的无铬转化成膜液的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：先向反应釜中加入有机聚合物，再加入成膜剂搅拌混合，再加入螯合剂和pH缓冲剂搅拌混合，最后加入水搅拌混合均匀。
10.根据权利要求9所述的无铬转化成膜液的制备方法，其特征在于：所述搅拌速度为80～120r/min。
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