CN111876782A - 一种表面处理液 - Google Patents

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Abstract

一种表面处理液，按照重量组份包括以下原料：偏钒酸钠1‑3份、水性聚氨酯20‑50份、聚四氟乙烯20‑50份、水性苯丙乳液10‑30份、碳酰肼2‑5份、硅烷化合物20‑30份、缓蚀剂5‑10份、络合剂0.5‑1份、消泡剂0.5‑1份、润湿剂0.2‑0.5份和水。本发明，未采用强酸强碱，不含铬盐，不会产生磷氮的废水污染，成本低，低毒环保，降解性较好，能够显著提高光亮度和缓蚀率，处理后表面不会产生流痕、冲痕等缺陷，具有很好的耐高湿性，耐热性、耐水性、耐腐蚀性。

Description

一种表面处理液
技术领域
本发明涉及表面处理液领域，尤其涉及一种表面处理液。
背景技术
化学转化膜技术就是通过化学或电化学手段，使金属表面形成稳定的化合物膜层的技术，也就是使金属钝化。
化学转化膜主要用于金属的防锈、耐磨、涂装涂层、防电偶腐蚀、绝缘和装饰；使金属与特定的腐蚀液相接触，在一定条件下发生化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的、难溶的生成物膜层，膜层保护金属不受水以及其他腐蚀介质的影响，以提高有机涂膜的附着性和耐老化性。
为了获得良好的化学转化膜，化学转化前，通常进行表面预处理。
现有的合金用表面抛光处理液仍然存在以下问题：
以硫酸、硝酸、磷酸、氟化氢为处理药剂的主要成分，生产过程中会产生大量的氟化氢废气、含氟高氨氮废水及废渣，严重污染环境，损害工作人员健康。
抛光处理后，表面容易产生过腐蚀，氧化效果差，表面出现异色，表观效果差。
酸蚀后需要进行多步的大量水洗，用水量大，增加了成本。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种表面处理液，未采用强酸强碱，不含铬盐，不会产生磷氮的废水污染，成本低，低毒环保，降解性较好，能够显著提高光亮度和缓蚀率，处理后表面不会产生流痕、冲痕等缺陷，具有很好的耐高湿性，耐热性、耐水性、耐腐蚀性。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提出了一种表面处理液，按照重量组份包括以下原料：偏钒酸钠1-3份、水性聚氨酯20-50份、聚四氟乙烯20-50份、水性苯丙乳液10-30份、碳酰肼2-5份、硅烷化合物20-30份、缓蚀剂5-10份、络合剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、润湿剂0.2-0.5份和水
优选的，缓蚀剂为三乙胺、六次甲基四胺、三乙醇胺、硫脉、毗咤、葡萄糖酸钠、经基乙基二嶙酸中的一种或多种。
优选的，缓蚀剂为聚合物复配型缓蚀剂，其制备方法如下:
甲氧基聚乙二醇胺、谷氨酸苄酯环内酸酐、N,N-二甲基甲酰胺和冷凝水混合均匀，并在氮气保护气氛下，室温搅拌反应48-52h；
将溶解于N,N-二甲基甲酰胺的丙氨酸-N-羧基-环内酸酐沿冷凝管导出，并继续搅拌反应70-72h；反应液经无水乙醚沉淀、减压过滤、真空干燥后，得到聚合度为(40-46):(23-28):(15-20)的聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯-聚丙氨酸三嵌段共聚物；
将聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯一聚丙氨酸三嵌段共聚物、对甲苯磺酸、N,N-二甲基甲酰胺混合升温至40-50℃，持续搅拌1-2h后，向反应液加入无水乙醇，直至沉淀量不再增加；对反应液过滤，滤饼真空干燥22-24h得到黄色块状固体的聚乙二醇-聚谷氨酸-聚丙氨酸三嵌段共聚物；
称取聚乙二醇-聚谷氨酸-聚丙氨酸三嵌段共聚物、聚乙二醇辛基苯基醚、烷基酚聚氧乙烯醚，加入去离子水后升温至30-40℃，搅拌20-30min；然后，反应液在40-50℃环境条件下，干燥40-60min，得到成品。
优选的，水性聚氨酯包括以下制备步骤：
将低聚物三元醇、多异氰酸酯和有机溶剂混合，升温至50-80℃，反应2-4h后降温，得到聚氨酯预聚体；加入稀释后的阳离子亲水扩链剂滴，反应20-60min；再加入中和剂，反应40-60min；再加入去离子水，搅拌乳化，得到阳离子型水性聚氨酯；
将金属源用去离子水溶解稀释后，加入到纳米二氧化硅水分散液中，升温至40-60℃，搅拌反应1-2h，得到改性金属源混合液；将改性金属源混合液滴加入阳离子型水性聚氨酯中，在温度为30-50℃条件下反应1-2h，得到成品。
优选的，水为纯水、去离子水或自来水中的一种。
优选的，硅烷化合物为环氧基硅烷低聚物；
润湿剂为聚乙二醇、丙三醇、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或多种；润湿剂分子量为10000-30000；
络合剂为对羟基苯磺酸、乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺、酒石酸钾钠、柠檬酸钠中的一种或多种。
本发明成分未采用强酸强碱，不含铬盐，不会产生磷氮的废水污染，成本低，低毒环保，降解性较好，能够显著提高光亮度和缓蚀率，处理后表面不会产生流痕、冲痕等缺陷。同时，表面处理后，金属或合金板的表面膜层十分致密均匀，具有十分优异的耐高湿性，以及良好的耐热性、耐水性、耐腐蚀性，适用于高湿高温的交变湿热天气，满足用户的使用要求。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提出的一种表面处理液，按照重量组份包括以下原料：偏钒酸钠1-3份、水性聚氨酯20-50份、聚四氟乙烯20-50份、水性苯丙乳液10-30份、碳酰肼2-5份、硅烷化合物20-30份、缓蚀剂5-10份、络合剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、润湿剂0.2-0.5份和水。
本发明，成分未采用强酸强碱，不含铬盐，不会产生磷氮的废水污染，成本低，低毒环保，降解性较好，能够显著提高光亮度和缓蚀率，处理后表面不会产生流痕、冲痕等缺陷。同时，表面处理后，金属或合金板的表面膜层十分致密均匀，具有十分优异的耐高湿性，以及良好的耐热性、耐水性、耐腐蚀性，适用于高湿高温的交变湿热天气，满足用户的使用要求。
在一个可选的实施例中，缓蚀剂为三乙胺、六次甲基四胺、三乙醇胺、硫脉、毗咤、葡萄糖酸钠、经基乙基二嶙酸中的一种或多种。
或，在一个可选的实施例中，缓蚀剂为聚合物复配型缓蚀剂，其制备方法如下:
甲氧基聚乙二醇胺、谷氨酸苄酯环内酸酐、N,N-二甲基甲酰胺和冷凝水混合均匀，并在氮气保护气氛下，室温搅拌反应48-52h；
将溶解于N,N-二甲基甲酰胺的丙氨酸-N-羧基-环内酸酐沿冷凝管导出，并继续搅拌反应70-72h；反应液经无水乙醚沉淀、减压过滤、真空干燥后，得到聚合度为(40-46):(23-28):(15-20)的聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯-聚丙氨酸三嵌段共聚物；
将聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯一聚丙氨酸三嵌段共聚物、对甲苯磺酸、N,N-二甲基甲酰胺混合升温至40-50℃，持续搅拌1-2h后，向反应液加入无水乙醇，直至沉淀量不再增加；对反应液过滤，滤饼真空干燥22-24h得到黄色块状固体的聚乙二醇-聚谷氨酸-聚丙氨酸三嵌段共聚物；
称取聚乙二醇-聚谷氨酸-聚丙氨酸三嵌段共聚物、聚乙二醇辛基苯基醚、烷基酚聚氧乙烯醚，加入去离子水后升温至30-40℃，搅拌20-30min；然后，反应液在40-50℃环境条件下，干燥40-60min，得到成品。
需要说明的是，聚乙二醇-聚谷氨酸-聚丙氨酸三嵌段共聚物中，聚乙二醇为亲水部分，聚谷氨酸具有环境刺激响应性，聚丙氨酸保持恒定的疏水性，可以分别通过亲水效应、静电效应、疏水效应实现助剂、去离子水的结合或负载，发挥更加长久和有效的缓释抗蚀作用。
同时，缓蚀剂中，清洁剂兼乳化剂聚乙二醇辛基苯基醚、非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚会吸附于嵌段共聚物的空隙中，在对铝合金进行表面处理时，不会对金属或合金的金相进行破坏，形成稳定且致密的缓蚀吸附膜，有具有很强的耐腐蚀性。
在一个可选的实施例中，水性聚氨酯包括以下制备步骤：
将低聚物三元醇、多异氰酸酯和有机溶剂混合，升温至50-80℃，反应2-4h后降温，得到聚氨酯预聚体；加入稀释后的阳离子亲水扩链剂滴，反应20-60min；再加入中和剂，反应40-60min；再加入去离子水，搅拌乳化，得到阳离子型水性聚氨酯；
将金属源用去离子水溶解稀释后，加入到纳米二氧化硅水分散液中，升温至40-60℃，搅拌反应1-2h，得到改性金属源混合液；将改性金属源混合液滴加入阳离子型水性聚氨酯中，在温度为30-50℃条件下反应1-2h，得到成品。
需要说明的是，低聚物三元醇与多异氰酸酯反应，获得较高交联度的聚氨酯预聚体，比使用小分子多元醇扩链得到的聚氨酯预聚体交联度更高。阳离子亲水扩链剂具有一定催化性能，不外加催化剂，同时通过合适反应温度与反应时间，较好的控制了反应程度，使得树脂体系具有较高交联度同时不发生凝胶现象；阳离子水性聚氨酯与改性金属源的相容性极佳，同时，改性金属源混合液与阳离子水性聚氨酯发生络合反应，进一步提高了阳离子水性聚氨酯的交联度。
在一个可选的实施例中，硅烷化合物为环氧基硅烷低聚物；
润湿剂为聚乙二醇、丙三醇、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或多种；润湿剂分子量为10000-30000；
络合剂为对羟基苯磺酸、乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺、酒石酸钾钠、柠檬酸钠中的一种或多种。
需要说明的是，硅烷化合物、润湿剂以及络合剂获取简单，使用效果好，便于大规模生产制造。
在一个可选的实施例中，水为纯水、去离子水或自来水中的一种，使用效果好。
实施例1
一种表面处理液，按照重量组份包括以下原料：偏钒酸钠1份、水性聚氨酯20份、聚四氟乙烯20份、水性苯丙乳液10份、碳酰肼2份、硅烷化合物20份、缓蚀剂5份、络合剂0.5份、消泡剂0.5份、润湿剂0.2-0.5份和水。
实施例2
一种表面处理液，按照重量组份包括以下原料：按照重量组份包括以下原料：偏钒酸钠2份、水性聚氨酯40份、聚四氟乙烯35份、水性苯丙乳液20份、碳酰肼3份、硅烷化合物25份、缓蚀剂7份、络合剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、润湿剂0.2-0.5份和水。
实施例3
一种表面处理液，按照重量组份包括以下原料：偏钒酸钠3份、水性聚氨酯50份、聚四氟乙烯50份、水性苯丙乳液30份、碳酰肼5份、硅烷化合物30份、缓蚀剂10份、络合剂1份、消泡剂1份、润湿剂0.5份和水。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种表面处理液，其特征在于，按照重量组份包括以下原料：偏钒酸钠1-3份、水性聚氨酯20-50份、聚四氟乙烯20-50份、水性苯丙乳液10-30份、碳酰肼2-5份、硅烷化合物20-30份、缓蚀剂5-10份、络合剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、润湿剂0.2-0.5份和水。
2.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，缓蚀剂为三乙胺、六次甲基四胺、三乙醇胺、硫脉、毗咤、葡萄糖酸钠、经基乙基二嶙酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，水性聚氨酯包括以下制备步骤：
将低聚物三元醇、多异氰酸酯和有机溶剂混合，升温至50-80℃，反应2-4h后降温，得到聚氨酯预聚体；加入稀释后的阳离子亲水扩链剂滴，反应20-60min；再加入中和剂，反应40-60min；再加入去离子水，搅拌乳化，得到阳离子型水性聚氨酯；
将金属源用去离子水溶解稀释后，加入到纳米二氧化硅水分散液中，升温至40-60℃，搅拌反应1-2h，得到改性金属源混合液；将改性金属源混合液滴加入阳离子型水性聚氨酯中，在温度为30-50℃条件下反应1-2h，得到成品。
4.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，水为纯水、去离子水或自来水中的一种。
5.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，硅烷化合物为环氧基硅烷低聚物；
润湿剂为聚乙二醇、丙三醇、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的一种或多种；润湿剂分子量为10000-30000；
络合剂为对羟基苯磺酸、乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺、酒石酸钾钠、柠檬酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，缓蚀剂为聚合物复配型缓蚀剂，其制备方法如下:
甲氧基聚乙二醇胺、谷氨酸苄酯环内酸酐、N,N-二甲基甲酰胺和冷凝水混合均匀，并在氮气保护气氛下，室温搅拌反应48-52h；
将溶解于N,N-二甲基甲酰胺的丙氨酸-N-羧基-环内酸酐沿冷凝管导出，并继续搅拌反应70-72h；反应液经无水乙醚沉淀、减压过滤、真空干燥后，得到聚合度为(40-46):(23-28):(15-20)的聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯-聚丙氨酸三嵌段共聚物；
将聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯一聚丙氨酸三嵌段共聚物、对甲苯磺酸、N,N-二甲基甲酰胺混合升温至40-50℃，持续搅拌1-2h后，向反应液加入无水乙醇，直至沉淀量不再增加；对反应液过滤，滤饼真空干燥22-24h得到黄色块状固体的聚乙二醇-聚谷氨酸-聚丙氨酸三嵌段共聚物；
称取聚乙二醇-聚谷氨酸-聚丙氨酸三嵌段共聚物、聚乙二醇辛基苯基醚、烷基酚聚氧乙烯醚，加入去离子水后升温至30-40℃，搅拌20-30min；然后，反应液在40-50℃环境条件下，干燥40-60min，得到成品。
7.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，按照重量组份包括以下原料：偏钒酸钠2份、水性聚氨酯40份、聚四氟乙烯35份、水性苯丙乳液20份、碳酰肼3份、硅烷化合物25份、缓蚀剂7份、络合剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、润湿剂0.2-0.5份和水。
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