CN109609939A - 一种薄膜前处理剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种薄膜前处理剂组合物,该薄膜前处理剂组合物的组分包括:钛类化合物和/或锆类化合物、以及氨基硅烷和N‑烷基全氟烷基磺酰胺,钛类化合物和/或锆类化合物的含量,以金属氧化物换算为组合物总量的5‑1000ppm,氨基硅烷的含量,以组合物中含硅量计为1‑500ppm,N‑烷基全氟烷基磺酰胺的含量,以组合物中固体成分浓度计为5‑1000ppm。本发明的一种薄膜前处理剂组合物,创造性地加入了N‑烷基全氟烷基磺酰胺,极大地提高了薄膜膜层的耐蚀性以及与后续涂装的涂膜结合能力的薄膜。
Description
技术领域
本发明涉金属材料表面处理剂领域,尤其涉及一种薄膜前处理剂组合物。
背景技术
在传统工业生产中,为了提高金属表面的耐腐蚀性以及提高与后续涂装的配套性能,需要对金属材料如钢材料、镀锌材料及铝材料的表面进行处理。表面处理包括物理处理和化学处理,表面处理不仅可以除去金属表面的油污或氧化层,同时可以为后续涂装提供打底膜层,提高金属与涂料之间的附着力及耐腐蚀性能。
在金属表面处理技术中最常用的技术就是磷化技术,磷化处理工艺应用于工业生产已有90多年的历史,以其优良的耐腐蚀性能和现场稳定性广受赞誉。但是磷化技术所产生的磷化渣及所排放的重金属如锌、锰和镍等对环境产生很大的威胁。随着国家新环保法的颁布实施以及人们环保意识的不断增强,人们逐渐将目光投向了无磷薄膜前处理技术。
然而,现在使用的无磷薄膜前处理组合物存在着无法获得与磷化处理相当的耐腐蚀性,并且与后续涂装的涂膜存在附着力不理想的情况。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,针对现在使用的无磷薄膜前处理组合物存在着无法获得与磷化处理相当的耐腐蚀性,并且与后续涂装的涂膜存在附着力不理想的问题,提出了一种薄膜前处理剂组合物及其制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种薄膜前处理剂组合物,该薄膜前处理剂组合物的组分包括:钛类化合物和/或锆类化合物、以及氨基硅烷和N-烷基全氟烷基磺酰胺。
其中,钛类化合物和/或锆类化合物的含量,以金属氧化物换算为组合物总量的5-1000ppm,氨基硅烷的含量,以组合物中含硅量计为1-500ppm,N-烷基全氟烷基磺酰胺的含量,以组合物中固体成分浓度计为5-1000ppm。
其中,钛类化合物为钛的卤化物、氯氧化物以及钛酸盐类中的至少一种;锆类化合物为锆的卤化物、氯氧化物、硫酸锆及其盐以及硝酸锆中的至少一种。
其中,氨基硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙基氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷以及氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
其中,N-烷基全氟烷基磺酰胺的通式为:RfSO2NR,式中Rf表示碳原子数量为1-8的全氟烷基,R表示碳原子数量为1-4的烷基。
其中,薄膜前处理剂组合物还包括铁、铝、锰、锌、铜、稀土类元素、钼构成的群组中的至少一种,含量以金属元素换算,为组合物的0.1-5000ppm。
其中,薄膜前处理剂组合物还包括硝酸、硫酸、柠檬酸、酒石酸、乙酸以及它们的盐类构成的群组中的至少一种,含量以固体成分浓度换算,为组合物的1-5000ppm。
其中,薄膜前处理剂组合物还包括亚硝酸及其盐类、过氧化氢构成的群组中的至少一种,含量以固体成分浓度换算,为组合物的1-5000ppm。
其中,经薄膜前处理剂组合物处理后的金属表面形成的薄膜中含钛和/或锆含量,以质量计为5-500mg/M2。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:本发明的一种薄膜前处理剂组合物,创造性地加入了N-烷基全氟烷基磺酰胺,极大地提高了薄膜膜层的耐蚀性以及与后续涂装的涂膜结合能力的薄膜。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种薄膜前处理剂组合物,该薄膜前处理剂组合物的组分包括:钛类化合物和/或锆类化合物、以及氨基硅烷和N-烷基全氟烷基磺酰胺。
钛类化合物和/或锆类化合物的含量,以金属氧化物换算为组合物总量的5-1000ppm,可优选为20-200ppm,含量低不能有效成膜,含量高则膜层致密性下降,同时影响组合物的经济性。钛类化合物为钛的卤化物、氯氧化物以及钛酸盐类中的至少一种;锆类化合物为锆的卤化物、氯氧化物、硫酸锆及其盐以及硝酸锆中的至少一种。比如,可选用氟锆酸、氟锆酸铵、氟锆酸钾、氟锆酸钠、硝酸锆、氟钛酸、一氯氧化钛、二氯氧化钛、三氯氧化钛等,其中特别优选氟锆酸、氟锆酸铵、氟钛酸。在其他实施例中,钛类化合物和/或锆类化合物也可优选为氟锆酸、氟钛酸钾、氟锆酸铵中的至少一种。
氨基硅烷的含量,以组合物中含硅量计为1-500ppm,可优选为2-150ppm,含量低则在金属表面形成的转化膜层附着力不好,含量高则容易出现组合物浑浊的情况。组合物中,氨基硅烷是用于提高薄膜耐蚀性以及提高与后续涂装的涂膜附着力而配合的物质,作为氨基硅烷,可选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙基氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
N-烷基全氟烷基磺酰胺的含量,以组合物中固体成分浓度计为5-1000ppm,可优选20-200ppm,含量低不利于在金属表面形成耐腐蚀性优良的薄膜,含量过高则形成致密性不好的薄膜。组合物中,N-烷基全氟烷基磺酰胺作为一种金属表面缓蚀剂,对于提高薄膜的耐蚀性以及与后续涂装配套性起到了很大的作用。N-烷基全氟烷基磺酰胺的通式为:RfSO2NR。式中Rf表示碳原子数量为1-8的全氟烷基,如全氟甲基、全氟乙基、全氟己基、全氟辛基等;R表示碳原子数量为1-4的烷基,如甲基、乙基等低级烷基。
从提高薄膜耐蚀性、提高与涂膜的附着力的角度考虑,本发明的薄膜前处理剂组合物还包括铁、铝、锰、锌、铜、稀土类元素、钼构成的群组中的至少一种,其含量以金属元素换算,为组合物的0.1-5000ppm。进一步优选为锰、铜、钼的至少一种金属元素。作为这些金属元素的供给源,没有特别限定,例如,可以作为硝酸化物、硫酸化物、或氟化物等在化学转换处理剂中进行配合。此外,这些金属元素,还可以是在处理铁类基材、镀锌类基材、铝类基材等被处理物时溶出的金属离子。
从提高薄膜耐蚀性、提高与涂膜的附着力的角度考虑,薄膜前处理剂组合物还包括硝酸、硫酸、柠檬酸、酒石酸、乙酸以及它们的盐类构成的群组中的至少一种,其含量以固体成分浓度换算,为组合物的1-5000ppm,进一步优选为20-200ppm。这些络合剂的含量过高和过低都容易出现组合物不稳定的情况。
从提高薄膜耐蚀性、提高与涂膜的附着力的角度考虑,薄膜前处理剂组合物还包括亚硝酸及其盐类、过氧化氢构成的群组中的至少一种,其含量以固体成分浓度换算,为组合物的1-5000ppm,进一步优选20-200ppm。这些促进剂的含量低则不能起到有效促进成膜的作用,含量高则膜层质量反而下降。
本发明薄膜前处理剂组合物所处理的金属材料,通常为铁类基材、铝类基材以及镀锌类基材等,这些金属材料,需要进行处理的工序包括脱脂除油、脱脂后水洗处理、处理液接触处理、处理液接触处理后水洗、电泳涂装、电泳涂装后水洗、烘干。经薄膜前处理剂组合物处理后的金属表面形成的薄膜中含钛和/或锆含量,以质量计为5-500mg/M2,进一步优选为20-200mg/M2。
实施例1
配制薄膜前处理剂组合物,以水作为溶剂,原料组成如下:
实施例2
配制薄膜前处理剂组合物,以水作为溶剂,原料组成如下:
实施例3
配制薄膜前处理剂组合物,以水作为溶剂,原料组成如下:
实施例4
配制薄膜前处理剂组合物,以水作为溶剂,原料组成如下:
上面实施例按照实验工序进行制板,所得到的样板的具体测试数据如下表1。
表1各实施例样板测试数据
由表1可见,本发明所提供的薄膜前处理剂组合物,不含有毒有害物质,产品环保,在使用过程中产渣量极少,通过添加N-烷基全氟烷基磺酰胺对提高薄膜的耐蚀性及提升与后续涂膜的结合力有很好的作用。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:本发明的一种薄膜前处理剂组合物,创造性地加入了N-烷基全氟烷基磺酰胺,极大地提高了薄膜膜层的耐蚀性以及与后续涂装的涂膜结合能力的薄膜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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 (9)
1.一种薄膜前处理剂组合物,其特征在于,所述薄膜前处理剂组合物的组分包括:钛类化合物和/或锆类化合物、以及氨基硅烷和N-烷基全氟烷基磺酰胺。
2.根据权利要求1所述的薄膜前处理剂组合物,其特征在于,所述钛类化合物和/或锆类化合物的含量,以金属氧化物换算为组合物总量的5-1000ppm,所述氨基硅烷的含量,以组合物中含硅量计为1-500ppm,所述N-烷基全氟烷基磺酰胺的含量,以组合物中固体成分浓度计为5-1000ppm。
3.根据权利要求1所述的薄膜前处理剂组合物,其特征在于,所述钛类化合物为钛的卤化物、氯氧化物以及钛酸盐类中的至少一种;所述锆类化合物为锆的卤化物、氯氧化物、硫酸锆及其盐以及硝酸锆中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的薄膜前处理剂组合物,其特征在于,所述氨基硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙基氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷以及氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的薄膜前处理剂组合物,其特征在于,所述N-烷基全氟烷基磺酰胺的通式为:RfSO2NR,式中Rf表示碳原子数量为1-8的全氟烷基,R表示碳原子数量为1-4的烷基。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的薄膜前处理剂组合物,其特征在于,所述薄膜前处理剂组合物还包括铁、铝、锰、锌、铜、稀土类元素、钼构成的群组中的至少一种,含量以金属元素换算,为组合物的0.1-5000ppm。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的薄膜前处理剂组合物,其特征在于,所述薄膜前处理剂组合物还包括硝酸、硫酸、柠檬酸、酒石酸、乙酸以及它们的盐类构成的群组中的至少一种,含量以固体成分浓度换算,为组合物的1-5000ppm。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的薄膜前处理剂组合物,其特征在于,所述薄膜前处理剂组合物还包括亚硝酸及其盐类、过氧化氢构成的群组中的至少一种,含量以固体成分浓度换算,为组合物的1-5000ppm。
9.根据权利要求1所述的薄膜前处理剂组合物,其特征在于,经所述薄膜前处理剂组合物处理后的金属表面形成的薄膜中含钛和/或锆含量,以质量计为5-500mg/M2。
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