CN115369410A - 一种用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，每升水洗防锈剂中，由如下质量的组分混合配制而成：50～100g单乙醇胺、100～150g三乙醇胺、100～150g有机羧酸、3～5g硅烷偶联剂以及余量为水。本发明无磷涂装前处理水洗防锈剂不含亚硝酸盐、不含任何重金属离子，吸附能力强，可以在涂装前任何一道水洗中添加；同时防锈能力强，少量添加即可满足涂装车间高温高湿环境下的防锈需求，并且防锈剂体系本身可以提高涂装后金属基材与漆膜的附着力，不存在过量添加会影响后续漆膜性能的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂。
背景技术
以锆系化合物为主的无磷前处理技术，经过一段时间的发展，目前已成为市场的主流绿色环保前处理技术。但是，相比于传统磷化前处理技术，在解决环保问题的同时也存在一些缺点。锆基转化膜，膜层薄，对板材的缺陷遮盖能力差、耐蚀性低，过程防锈能力较弱，因此锆基转化膜对水洗过程的防锈控制有着更高的要求。
现有的无磷前处理水洗过程防锈剂多以亚硝酸盐为主，亚硝酸盐作为阳极型缓蚀剂，阳极型缓蚀剂又称为危险性缓蚀剂，存在着添加量不足会加速腐蚀的情况，但是添加量过大又会大幅降低漆膜与基材之间的附着力，进而降低涂装后的耐中性盐雾性能。
发明内容
发明目的：本发明目的旨在提供一种防锈能力强且能够有效提高漆膜与基材之间附着力的用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，解决现有涂装车间水洗过程单一使用亚硝酸盐类防锈剂的弊端。
技术方案：本发明所述的用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，每公斤水洗防锈剂中，由如下质量的组分混合配制而成：50～100g单乙醇胺、100～150g三乙醇胺、100～150g有机羧酸、3～5g硅烷偶联剂以及余量为水。
其中，所述用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，每公斤水洗防锈剂中，由如下质量的组分混合配制而成：70g单乙醇胺、120g三乙醇胺、110g有机羧酸、5g硅烷偶联剂KH550以及余量为水。
其中，所述有机羧酸为油酸、肉桂酸、十二烯基丁二酸或葵二酸中的至少一种。
其中，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-551、KH-791或KH-792中的至少一种。
本发明机理如下：体系中，单乙醇胺碱保持能力强，其主要作用为稳定体系pH，使水洗槽中1‰防锈剂使用量的pH为9左右，能够保证体系的防锈性能，同时单乙醇胺和三乙醇胺提供的碱性可以沉降水中的钙镁离子，降低工业水的电导率，降低钙镁离子对板材的腐蚀性；多碳有机酸一般不易溶于水，但可以和三乙醇胺反应生成可溶于水的三乙醇胺盐(类似季铵盐结构)，该盐类物质同时存在疏水基团和亲水基团，一方面极性集团与金属基材具有很强的吸附性，很容易在金属基材表面形成一层抗腐蚀性能优良的保护膜，阻碍金属基材的腐蚀，另一方面亲水集团OH可以保证板材的润湿性，提高前处理膜层的致密性，提高与漆膜的结合力；体系中硅烷偶联剂的多羟基结构可以进一步封闭吸附在金属表面保护膜的微观空隙，提高防锈膜的防锈能力，同时硅烷偶联剂作为连接有机物和无机物的桥梁，也可以进一步提高金属基材与涂料之间的附着力。
三乙醇胺与有机羧酸的反应式为：
N-(CH2CH2OH)3+RCOOH→RCOON(CH2CH2OH)3
多元有机羧酸由于极性太强(R基团极性大)一般不易溶于水，与醇胺反应后接入亲水基团OH后易溶于水，大的极性带来良好的吸附性。
有益效果：本发明无磷涂装前处理水洗防锈剂不含亚硝酸盐、不含任何重金属离子，环境友好；同时防锈能力强，少量添加即可满足涂装车间高温高湿环境下的防锈需求；并且防锈剂体系本身可以提高涂装后金属基材与漆膜的附着力，可以在涂装前任何一道水洗中添加，不存在过量添加会影响后续漆膜性能的问题。
具体实施方式
实施例1
本发明水洗防锈剂的配制：每升水洗防锈剂，加入如下质量的原料混合配制而成：三乙醇胺，N(CH2CH2OH)3：120g；单乙醇胺，(CH2CH2OH)NH2：70g；葵二酸、油酸和肉桂酸按质量比1：1：1的混合物：110g；硅烷偶联剂KH-550，NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3：5g；以及去离子水余量。
对比例1
本发明水洗防锈剂的配制：每升水洗防锈剂，加入如下质量的原料混合配制而成：三乙醇胺，N(CH2CH2OH)3：120g；葵二酸、油酸和肉桂酸按质量比1：1：1的混合物：110g；硅烷偶联剂KH-550，NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3：5g；以及去离子水余量。
对比例2
本发明水洗防锈剂的配制：每升水洗防锈剂，加入如下质量的原料混合配制而成：单乙醇胺，(CH2CH2OH)NH2：70g；葵二酸、油酸和肉桂酸按质量比1：1：1的混合物：110g；硅烷偶联剂KH-550，NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3：5g；以及去离子水余量。
对比例3
本发明水洗防锈剂的配制：每升水洗防锈剂，加入如下质量的原料混合配制而成：单乙醇胺，(CH2CH2OH)NH2：70g；三乙醇胺，N(CH2CH2OH)3：120g；硅烷偶联剂KH-550，NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3：5g；以及去离子水余量。
对比例4
本发明水洗防锈剂的配制：每升水洗防锈剂，加入如下质量的原料混合配制而成：三乙醇胺，N(CH2CH2OH)3：120g；单乙醇胺，(CH2CH2OH)NH2：70g；葵二酸、油酸和肉桂酸按质量比1：1：1的混合物：110g；以及去离子水余量。
对比例5-亚硝酸钠型防锈剂
对实施例1和对比例1～5水洗防锈剂进行防锈性能测试：
试验板材：市售标准冷轧板，广州鸿宏购买，规格为(150mm×70mm×1.2mm)。
工艺流程1：
脱脂→自来水洗→纯水洗→放入质量浓度为3.5％的氯化钠水溶液中浸泡，质量浓度为3.5％的氯化钠水溶液中分别加入有不同浓度不同种类的水洗防锈剂，观察出现锈蚀时间。
工艺流程2：
脱脂→自来水洗→自来水洗→放入质量浓度为3.5％的氯化钠水溶液中浸泡，质量浓度为3.5％的氯化钠水溶液中分别加入有不同浓度不同种类的水洗防锈剂，监测稳定的开路电位以及线性极化电阻的测定。
各工艺流程简介：
脱脂处理：采用市售某碱性加热型冷轧板脱脂剂，在50℃条件下摆洗冷轧板材5分钟，保证板材表面油污处理干净。
脱脂后的水洗：在室温下自来水中摆洗1分钟，纯水中摆洗1分钟。
电化学测试使用的工作站：上海辰华购买的CHI660E
表1为各类水洗防锈剂的防锈性能数据
通过表1可知，本发明水洗防锈剂四种组分具有协调作用，缺少任一组分，防锈性能都会出现不同程度的下降，缺少单乙醇胺，由于pH的下降，会导致防锈性能下降，有机羧酸的吸附性是提供防锈性能的主要成分，缺羧酸会导致防锈性能大幅度下降，硅烷偶联剂的作用主要是提升漆膜与基材的附着力，防锈性能提升不明显。
表1用过对比目前涂装车间常用亚硝酸钠型水洗防锈剂，可以看出相同浓度添加下，本发明的有机防锈剂防锈性能大幅度优于亚硝酸钠型。
对实施例1和对比例1～5水洗防锈剂进行附着力以及中性盐雾性能的测试：
按照正常整车厂涂装线流程在水洗中分别添加不同种类的水洗防锈剂1‰(水洗防锈剂的质量浓度)，分别在水洗1、水洗2、纯水洗1、水洗3、水洗4中添加，控制其他条件一致(唯一区别为水洗防锈剂种类不同)，进行涂装后附着力和盐雾性能的测定。其中一次附着力是指涂装后放置24h后直接进行划格测试，二次附着力是指涂装后进行中性盐雾测试后再进行划格测试。
工艺流程：
脱脂→自来水洗1→自来水洗2→纯水洗1→无磷处理→自来水洗3→自来水洗4→纯水洗2→电泳涂装→UF1→UF2→纯水洗→固化
表2为各类水洗防锈剂附着力以及中性盐雾性能数据
通过表2结果可知，硅烷偶联剂的加入能够提高基材与漆膜的附着力，从而提高中性盐雾性能；对比例5传统亚硝酸钠防锈剂与实施例1的对比表明：有机羧酸与醇氨的结合形成既有极性基团又有非极性基团提高了基材与漆膜的结合力，从而提高了漆膜的中性盐雾性能。
本发明水洗防锈剂可在涂装前任一水洗中添加，不仅适用于电泳前涂装的水洗防锈，也适用于粉末涂装的水洗防锈。本发明水洗防锈剂通过醇胺与有机羧酸的协同作用，极大的增加了防锈剂与金属基材的吸附性，提高了防锈能力；硅烷偶联剂多羟基封孔作用，进一步提高了吸附形成的防锈剂膜层的致密性，硅烷偶联剂的引入显著提高了基材与漆膜的附着力，提高了最终的漆膜盐雾性能。本发明的水洗防锈剂，防锈能力强，满足涂装车间高温高湿下各种板材的过程防锈需求，同时醇胺和羧基的强极性以及硅烷偶联剂作为有机无机的桥梁明显提高了涂装后漆膜与基材的附着力，进而提高了涂装后金属的耐中性盐雾性能。解决了传统亚硝酸钠防锈剂弊端的同时，提高了产品的综合性能。
Claims (5)
1.一种用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，其特征在于：每公斤水洗防锈剂中，由如下质量的组分混合配制而成：50～100g单乙醇胺、100～150g三乙醇胺、100～150g有机羧酸、3～5g硅烷偶联剂以及余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，其制备方法如下：每公斤水洗防锈剂中，由如下质量的组分混合配制而成：70g单乙醇胺、120g三乙醇胺、110g有机羧酸、5g硅烷偶联剂KH550以及余量为去离子水。
3.根据权利要求1所述的用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，其特征在于：所述有机羧酸为油酸、肉桂酸、十二烯基丁二酸或葵二酸中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，其特征在于：所述有机羧酸为油酸、肉桂酸和葵二酸按质量比1：1：1的混合物。
5.根据权利要求1所述的用于无磷涂装前处理的水洗防锈剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-551、KH-791或KH-792中的至少一种。
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