CN115612321B - 一种环保型水性锌铝防腐涂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防腐涂液技术领域，尤其涉及一种环保型水性锌铝防腐涂液，由质量比为1‑1.5：1的A组分和B双组分组成，所述A组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：锌铝混合粉35‑45份、硅烷偶联剂5‑10份、十八胺5‑12份、环氧丙烷甘油聚醚4‑8份、分散剂1‑3份、纳米二氧化硅12‑18份、表面活性剂0.5‑2份和助剂3‑5份；所述B组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：水40‑60份、硅烷偶联剂5‑20份、磷酸二氢铝5‑10份、硼酸1‑3份、有机溶剂10‑25份、硅酸钠5‑8份、钼酸钠2‑4份和羟基硬脂酸胆甾醇酯5‑9份，该水性锌铝防腐涂液中，在去除毒性强的Cr6+的同时，仍具有较好的防腐性能，且减少了挥发性溶剂的用量，环保性能好。
Description
技术领域
本发明涉及防腐涂液技术领域，尤其涉及一种环保型水性锌铝防腐涂液及其制备方法。
背景技术
金属的腐蚀现象十分普遍，给国民经济带来的损失十分巨大。达克罗技术是将片状锌粉和铝粉、铬酐、溶剂及其他助剂混合而成后，均匀涂覆在工件表面，然后在300℃条件下固化，得到具有防腐蚀能力的涂层，在汽车、电力、炼油和机械等领域具有广泛应用。与传统的防腐技术电镀锌层相比较，它克服了不少问题，如无需酸、碱(镀液)，无氢脆，耐热性能优良，具有较好的再涂覆能力，可二次、三次涂覆。更重要的是，耐蚀性能大大提高，其盐雾试验时间大大增加，是电镀锌的7～10倍，而其价格与电镀锌相当。然而，Cr6+具有较强毒性并且致癌，其使用受到越来越严格地控制。
在此背景下，无铬锌铝涂层技术应运而生，无铬锌铝涂层去除了铬对环境的污染，但是目前市面上普通的水性无铬锌铝涂层中，锌铝粉末一般通过硼酸和钼化合物进行处理，在锌铝粉末的表面生成钝化膜，从而避免了锌铝粉末发生水化反应，提高涂料的防腐性能，由于钝化膜的结构强度低，这种涂料实际使用过程中，在外力的作用下，钝化膜很容易被破坏，从而使得涂料的防腐性能大幅度下降。因此，我们提出了一种环保型水性锌铝防腐涂液及其制备方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种环保型水性锌铝防腐涂液及其制备方法。
一种环保型水性锌铝防腐涂液，由质量比为1-1.5：1的A组分和B双组分组成，
所述A组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：锌铝混合粉35-45份、硅烷偶联剂5-10份、十八胺5-12份、环氧丙烷甘油聚醚4-8份、分散剂1-3份、纳米二氧化硅12-18份、表面活性剂0.5-2份和助剂3-5份；
所述B组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：水40-60份、硅烷偶联剂5-20份、磷酸二氢铝5-10份、硼酸1-3份、有机溶剂10-25份、硅酸钠5-8份、钼酸钠2-4份和羟基硬脂酸胆甾醇酯5-9份。
优选的，所述锌铝混合粉由质量比为1.5-4:1的锌粉和铝粉组成。
优选的，所述锌铝混合粉中金属颗粒的粒度为5-20μm，所述纳米二氧化硅的粒度为15-25nm。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH560、KH561、MP200和KH550中的一种或多种。
优选的，所述助剂包括消泡剂和润湿剂，消泡剂和润湿剂的质量比为0.1-0.3:1，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述润湿剂为聚乙二醇200。
优选的，所述有机溶剂为剂为甲醇、乙醇、丙二醇和丙三醇中的一种或几种。
优选的，所述分散剂聚丙烯酸铵盐、聚羧酸胺盐、聚乙烯吡咯烷酮的其中一种。
优选的，一种环保型水性锌铝防腐涂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、将A组分中的锌铝混合粉、硅烷偶联剂、十八胺、环氧丙烷甘油聚醚、分散剂、纳米二氧化硅、表面活性剂和助剂按配比混合后倒入研磨机研磨30-60min；
步骤(2)、然后加入B组分中各组分，A、B两组分的质量比为1-1.5：1，升温至50-60℃，机械搅拌5-10h；
步骤(3)、然后在30-40℃的温度下静置1-1.5h，即得环保型水性锌铝防腐涂液。
本发明的有益效果是：
1、该水性锌铝防腐涂液中，在去除毒性强的Cr6+的同时，仍具有较好的防腐性能，且减少了挥发性溶剂的用量，环保性能好。
2、该水性锌铝防腐涂液中，通过十八胺、环氧丙烷甘油聚醚以及硅烷偶联剂对锌铝混合粉中的金属颗粒进行包裹，生成了致密的防护层，避免了锌铝金属颗粒发生水化反应，使得涂液具有持久的抗腐蚀效果，涂料制备过程中，锌铝金属颗粒与硼酸或钼酸钠发生反应后，锌铝金属颗粒的表面生成了的钝化膜，此时硅烷偶联剂和十八胺依次包裹在钝化后锌铝金属颗粒的外侧，且十八胺与环氧丙烷甘油聚醚结合性好，固化后的涂液中，硅烷偶联剂和十八胺在锌铝金属颗粒的外侧形成坚硬的保护膜，而环氧丙烷甘油聚醚具有微弹性，对保护膜起到了缓冲作用，最终避免了钝化膜能够被轻易的破坏，提高了涂液的防腐性能。
3、该水性锌铝防腐涂液中，通过加入纳米纳米二氧化硅有效的提高固化后涂液的耐磨性能，通过添加羟基硬脂酸胆甾醇酯能够有效的降低涂液的固化温度，该涂液理想的固化温度为220-250℃，低温固化不会影响被涂覆金属的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1中，一种环保型水性锌铝防腐涂液，由质量比为1：1的A组分和B双组分组成，
所述A组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：锌铝混合粉35份、硅烷偶联剂5份、十八胺5份、环氧丙烷甘油聚醚4份、分散剂1份、纳米二氧化硅12份、表面活性剂0.5份和助剂3份；
所述B组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：水40份、硅烷偶联剂5份、磷酸二氢铝5份、硼酸1份、有机溶剂10份、硅酸钠5份、钼酸钠2份和羟基硬脂酸胆甾醇酯5份。
所述锌铝混合粉由质量比为1.5:1的锌粉和铝粉组成。
所述锌铝混合粉中金属颗粒的粒度为5-20μm，所述纳米二氧化硅的粒度为15-25nm。
所述硅烷偶联剂为KH560。
所述助剂包括消泡剂和润湿剂，消泡剂和润湿剂的质量比为0.1:1，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述润湿剂为聚乙二醇200。
所述有机溶剂为剂为丙二醇。
所述分散剂聚丙烯酸铵盐。
一种环保型水性锌铝防腐涂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、将A组分中的锌铝混合粉、硅烷偶联剂、十八胺、环氧丙烷甘油聚醚、分散剂、纳米二氧化硅、表面活性剂和助剂按配比混合后倒入研磨机研磨30min；
步骤(2)、然后加入B组分中各组分，A、B两组分的质量比为1：1，升温至50℃，机械搅拌5h；
步骤(3)、然后在30℃的温度下静置1h，即得环保型水性锌铝防腐涂液。
实施例2中，一种环保型水性锌铝防腐涂液，由质量比为1-1.5：1的A组分和B双组分组成，
所述A组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：锌铝混合粉45份、硅烷偶联剂10份、十八胺12份、环氧丙烷甘油聚醚8份、分散剂3份、纳米二氧化硅18份、表面活性剂2份和助剂5份；
所述B组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：水40-60份、硅烷偶联剂20份、磷酸二氢铝10份、硼酸3份、有机溶剂25份、硅酸钠8份、钼酸钠4份和羟基硬脂酸胆甾醇酯9份。
所述锌铝混合粉由质量比为4:1的锌粉和铝粉组成。
所述锌铝混合粉中金属颗粒的粒度为5-20μm，所述纳米二氧化硅的粒度为15-25nm。
所述硅烷偶联剂为KH560和KH550的混合物。
所述助剂包括消泡剂和润湿剂，消泡剂和润湿剂的质量比为0.3:1，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述润湿剂为聚乙二醇200。
所述有机溶剂为剂为甲醇、乙醇质量比为1:1的混合物。
所述分散剂聚羧酸胺盐。
一种环保型水性锌铝防腐涂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、将A组分中的锌铝混合粉、硅烷偶联剂、十八胺、环氧丙烷甘油聚醚、分散剂、纳米二氧化硅、表面活性剂和助剂按配比混合后倒入研磨机研磨60min；
步骤(2)、然后加入B组分中各组分，A、B两组分的质量比为1.5：1，升温至60℃，机械搅拌0h；
步骤(3)、然后在40℃的温度下静置1.5h，即得环保型水性锌铝防腐涂液。
实施例3中，一种环保型水性锌铝防腐涂液，由质量比为1.2：1的A组分和B双组分组成，
所述A组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：锌铝混合粉40份、硅烷偶联剂7份、十八胺7份、环氧丙烷甘油聚醚5份、分散剂2份、纳米二氧化硅15份、表面活性剂1.5份和助剂4份；
所述B组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：水55份、硅烷偶联剂10份、磷酸二氢铝8份、硼酸2份、有机溶剂18份、硅酸钠6份、钼酸钠3份和羟基硬脂酸胆甾醇酯6份。
所述锌铝混合粉由质量比为3:1的锌粉和铝粉组成。
所述锌铝混合粉中金属颗粒的粒度为5-20μm，所述纳米二氧化硅的粒度为15-25nm。
所述硅烷偶联剂为KH561和MP200的混合物。
所述助剂包括消泡剂和润湿剂，消泡剂和润湿剂的质量比为0.2:1，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述润湿剂为聚乙二醇200。
所述有机溶剂为剂为丙二醇和丙三醇质量比为1:1的混合物。
所述分散剂聚乙烯吡咯烷酮。
一种环保型水性锌铝防腐涂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、将A组分中的锌铝混合粉、硅烷偶联剂、十八胺、环氧丙烷甘油聚醚、分散剂、纳米二氧化硅、表面活性剂和助剂按配比混合后倒入研磨机研磨55min；
步骤(2)、然后加入B组分中各组分，A、B两组分的质量比为1.2：1，升温至55℃，机械搅拌7h；
步骤(3)、然后在35℃的温度下静置1.2h，即得环保型水性锌铝防腐涂液。
对比例1中，与实施例3相比，对比例1中未添加十八胺，其余部分相同。
对比例2中，与实施例3相比，对比例1中未添加环氧丙烷甘油聚醚，其余部分相同。
对比例3中，与实施例3相比，对比例1中未添加硅烷偶联剂，其余部分相同。
对比例4中，与实施例3相比，对比例1中未添加羟基硬脂酸胆甾醇酯，其余部分相同。
将实施例1-3与对比例1-4的环保型水性锌铝防腐涂液进行耐盐雾性能测试以及硬度测试，测试结果见表1。
耐盐雾性能测试：采用标准中性盐雾机做中性盐雾实验。将涂覆了实施例1-3与对比例1-4防腐涂液的样品(涂层厚度10μm)放入盐雾机中用盐水(浓度为5重量％，pH值为6.5-7.2)在40℃下喷雾，观察样品状况变化。
硬度测试：将涂覆了实施例1-3与对比例1-4防腐涂液的样品(涂层厚度10μm)，进行硬度测试。
| 耐盐雾性能测试时间(h) | 硬度(HV0.005) | |
| 实施例1 | 超过1400h无红锈 | 182 |
| 实施例2 | 超过1400h无红锈 | 174 |
| 实施例3 | 超过1500h无红锈 | 183 |
| 对比例1 | 900h内出现红锈 | 152 |
| 对比例2 | 950h内出现红锈 | 179 |
| 对比例3 | 800h内出现红锈 | 176 |
| 对比例4 | 超过1400h无红锈 | 181 |
另外，对比4中，其涂料的固化温度达到了280℃，明显大于实施例1-3以及对比例1-3。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种环保型水性锌铝防腐涂液，其特征在于，由质量比为1-1.5：1的A组分和B组分组成，
所述A组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：锌铝混合粉35-45份、硅烷偶联剂5-10份、十八胺5-12份、环氧丙烷甘油聚醚4-8份、分散剂1-3份、纳米二氧化硅12-18份、表面活性剂0.5-2份和助剂3-5份；
所述B组分由包括按照质量份数计的如下组分制得：水40-60份、硅烷偶联剂5-20份、磷酸二氢铝5-10份、硼酸1-3份、有机溶剂10-25份、硅酸钠5-8份、钼酸钠2-4份和羟基硬脂酸胆甾醇酯5-9份；
所述锌铝混合粉由质量比为1.5-4:1的锌粉和铝粉组成；
所述锌铝混合粉中金属颗粒的粒度为5-20μm，所述纳米二氧化硅的粒度为15-25nm；
环保型水性锌铝防腐涂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、将A组分中的锌铝混合粉、硅烷偶联剂、十八胺、环氧丙烷甘油聚醚、分散剂、纳米二氧化硅、表面活性剂和助剂按配比混合后倒入研磨机研磨30-60min；
步骤(2)、然后加入B组分中各组分，A、B两组分的质量比为1-1.5：1，升温至50-60℃，机械搅拌5-10h；
步骤(3)、然后在30-40℃的温度下静置1-1.5h，即得环保型水性锌铝防腐涂液。
2.根据权利要求1所述的一种环保型水性锌铝防腐涂液，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH560、KH561、MP200和KH550中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种环保型水性锌铝防腐涂液，其特征在于，所述助剂包括消泡剂和润湿剂，消泡剂和润湿剂的质量比为0.1-0.3:1，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述润湿剂为聚乙二醇200。
4.根据权利要求1所述的一种环保型水性锌铝防腐涂液，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙二醇和丙三醇中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种环保型水性锌铝防腐涂液，其特征在于，所述分散剂聚丙烯酸铵盐、聚羧酸胺盐、聚乙烯吡咯烷酮的其中一种。
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