CN115960653A - 一种用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂及平整液 - Google Patents

一种用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂及平整液 Download PDF

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孙敏
赵艳亮
戴毅刚
张宝平
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Abstract

本发明公开了一种用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂,其有效成分的质量百分含量为:防锈剂:45‑90%;成膜剂:8‑50%;表面活性剂:1‑5%;其中所述防锈剂包括下述各项的至少其中一项:(a)苯甲酸、苯甲酸盐、苯甲酸盐化合物的至少其中之一;(b)胺基化合物或其盐类;(c)含氮化合物。相应地,本发明还公开了一种用于普冷卷材湿平整的平整液,其含有本发明上述的平整液添加剂。本发明所述的平整液添加剂能够应用于普冷碳钢卷材的湿平整工序,有效提高其工序间及储运中的耐蚀性,以使普冷卷材获得稳定的耐腐蚀性能,在长时间储运过程中不易发生锈蚀现象,且不影响后续涂装制造加工性能。

Description

一种用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂及平整液
技术领域
本发明涉及一种添加剂,尤其涉及一种平整液添加剂。
背景技术
近年来,普冷卷材已经广泛应用于家电、汽车、建筑等多种领域;在普冷卷材的生产制造及储运加工过程中,锈蚀一直是困扰其供货半径的主要问题。
在现有技术中,提升普冷卷材这种冷轧钢材的耐蚀性一般可以包括以下三种方法:
(1)通过热处理、添加元素等提升材料自身耐蚀性;
(2)通过工序间表面改性提升冷轧材的耐蚀性;
(3)通过油品改良或增加涂油量提升储运过程中的耐蚀性。
需要说明的是,普冷板材的制造过程一般均包括酸洗、轧制、退火、平整和精整等工序,当采用上述方法(2)的工序间表面改性技术对普冷卷材的耐蚀性进行优化时,在湿平整工序段,可以在工作辊的入口喷射平整液来清洁轧辊与带钢表面,以最大限度地清除退火后钢板表面污物,保证板面的光洁度。
平整液的主要成分可以包括水溶性防锈剂、润滑剂和清洗剂,在通常情况下,为了使普冷卷材获得更优的耐蚀性,一般均需要通过对湿平整液进行合理的优化设计。
为了提高钢板耐蚀性,在现有技术中,已有部分研究人员针对平整液进行了大量的研究,并获得了一定的研究成果。
例如:公开号为CN101092693A,公开日为2007年12月26日,名称为“抗黄斑、环保型湿平整液”的中国专利文献公开了一种抗黄斑、环保型湿平整液,其含有有机酸5~35%、有机胺5~35%、缓蚀剂2~20%、成膜剂2~20%、成膜促进剂1~10%、表面活性剂0.1~1%、水10~35%;其通过清洗性和防锈性优化来缓解涂油钢板表面的片状黄斑现象。但是,该技术方案中的平整液无法减少或免除防锈油保护后普冷卷钢长时间储运过程锈蚀问题。
又例如:公开号为CN103849451A,公开日为2014年6月11日,名称为“一种用于二次冷轧机组的具有高效清洗能力的平整液”的中国专利文献,公开了一种具有高效清洗能力的平整液,采用该专利技术方案的平整液对钢材进行清洗时,虽然可以兼顾润滑性和防锈性,但是处理后的冷轧钢材仍然存在储运过程中出现锈蚀的风险。
鉴于上述情况,发明人期望研发一种普冷卷材湿平整用的平整液添加剂,该平整液添加剂能够应用于普冷碳钢卷材的湿平整工序,有效提高其工序间及储运中的耐蚀性,以使普冷卷材获得稳定的耐腐蚀性能,在长时间储运过程中不易发生锈蚀现象,且不影响后续涂装制造加工性能。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂,该平整液添加剂采用了合理的成分设计,其工艺适配性强且绿色环保,该平整液添加剂能够应用于普冷碳钢卷材的湿平整工序中,其能够提高其工序间及储运中的耐蚀性,以使普冷卷材获得稳定的耐腐蚀性能,在长时间储运过程中不易发生锈蚀现象,且不影响后续涂装制造加工性能。
此外,本发明所述的平整液添加剂与防锈油兼容性强,其可以增强防锈油的防锈能力,防止储运过程中锈蚀问题,有效延长储运时间、扩大储运半径。
为了实现上述目的,本发明提出了一种用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂,其有效成分的质量百分含量为:
防锈剂:45-90%;
成膜剂:8-50%;
表面活性剂:1-5%;
其中所述防锈剂包括下述各项的至少其中一项:
(a)苯甲酸、苯甲酸盐、苯甲酸盐化合物的至少其中之一;
(b)胺基化合物或其盐类;
(c)含氮化合物。
在本发明所述的技术方案中,本发明所述的平整液添加剂的有效成分的质量百分含量为:防锈剂:45-90%;成膜剂:8-50%;表面活性剂:1-5%。
本发明所述的平整液添加剂能够应用于普冷卷材湿平整工序中,其可以快速地在普冷卷材表面铺展,并迅速形成具有良好耐蚀性能的吸附膜。该膜层具有亲油憎水的本质,能有效阻止空气中水分吸附在钢材表面,防止工序间锈蚀,后续钢材表面涂覆防锈油后又能迅速融入油膜,提升储运过程中防锈油对基材的保护作用,延长储运时间和储运半径。
同时,本发明所述的平整液添加剂能够添加到现有市售平整液中使用,其可以改善原有市售平整液的润滑性能和可吹扫性能;本发明所述的平整液添加剂在钢材表面铺展形成的膜层在常规涂装的清洗段即可被去除,不会对钢材的后续涂装工艺产生不良影响。
在本发明中,防锈剂可以包括:苯甲酸、苯甲酸盐及苯甲酸盐化合物;胺基化合物或其盐类;含氮化合物中的一种或多种,其主要作用是能够提升成膜体系对腐蚀介质离子的阻隔作用,抑制腐蚀电化学反应。
在本发明所述的平整液添加剂中,当防锈剂的质量百分含量低于45%时,则对腐蚀介质离子的阻隔能力显著下降,无法有效抑制腐蚀电化学反应;而如果防锈剂的质量百分含量高于90%,则会影响钢板的涂装性能,使钢板表面漆膜附着性能下降。因此,在本发明所述的平整液添加剂中,将防锈剂的质量百分含量控制在45-90%之间。
相应地,在本发明中,成膜剂可以选自无机磷酸盐、有机磷酸铵盐、羟基亚乙基二膦酸四钠、含硼化合物中的一种或多种,其主要作用是能够通过表面吸附成膜的方式在碳钢表面形成分子层厚度的改性膜,从而有效降低阴阳极的反应速度。
在本发明中,当成膜剂的质量百分含量低于8%时,则无法形成完整改性膜,对碳钢表面的保护性不足;而当成膜剂的质量百分含量高于50%时,则会导致改性膜的厚度过大,其会直接影响钢材表面涂装前处理性能。基于此,在本发明所述的平整液添加剂中,将成膜剂的质量百分含量控制在8-50%之间。
相应地,本发明平整液添加剂中的表面活性剂可以选自月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基氨基苯酸钠、烷基二甲基甜菜碱、酚聚氧乙烯醚中的一种或多种,其主要用于改善本发明所述的平整液添加剂加入到平整液后所形成的组合物在冷轧卷材表面的润湿性,进而有效降低组合物的表面张力。
在本发明中,当表面活性剂的质量百分含量小于1%时,在连续带钢快速生产工艺过程中,易出现带钢表面成膜不均匀的斑迹现象;当表面活性剂的质量百分含量大于5%时,过量的表面活性剂会影响产品涂装涂层表面腐蚀改性效果。基于此,在本发明所述的平整液添加剂中,将表面活性剂的质量百分含量控制在1-5%之间。
进一步地,在本发明所述的平整液添加剂中,所述苯甲酸盐包括:苯甲酸钠。
进一步地,在本发明所述的平整液添加剂中,所述苯甲酸盐化合物选自下述各项的至少其中之一:对叔丁基苯甲酸钠、对氯苯甲酸钠、对碘苯甲酸钠、苯甲酸抗血酸酯。
进一步地,在本发明所述的平整液添加剂中,所述胺基化合物或其盐类选自下述各项的至少其中之一:十二胺、十八胺、松香胺、三异丙醇胺、三乙醇胺、炔氧甲基季铵盐,乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、硼酸单乙醇胺、二甲基甲酰胺、对氨基苯磺酰胺。
进一步地,在本发明所述的平整液添加剂中,所述含氮化合物选自下述各项的至少其中之一:三氮唑、苯并三氮唑、甲基苯三唑、咪唑啉及其类衍生物、氨基酸类的化合物,巯基苯丙噻唑。
进一步地,在本发明所述的平整液添加剂中,所述成膜剂包括下述各项的至少其中一项:
(a)无机磷酸盐、有机磷酸铵盐、羟基亚乙基二膦酸四钠中的一种或多种;
(b)含硼化合物。
进一步地,在本发明所述的平整液添加剂中,所述含硼化合物选自下述各项的至少其中之一:硼酸、偏硼酸钠、氟硼酸钠、四硼酸钠、硼酸单乙醇胺。
进一步地,在本发明所述的平整液添加剂中,所述表面活性剂包括下述各项的至少其中之一:月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基氨基苯酸钠、烷基二甲基甜菜碱、酚聚氧乙烯醚。
相应地,本发明的另一目的在于提供一种用于普冷卷材湿平整的平整液,该平整液中可以添加本发明上述的平整液添加剂,并应用于普冷碳钢卷材的湿平整工序中。
为了实现上述目的,本发明提出了一种用于普冷卷材湿平整的平整液,其中本发明上述的平整液添加剂。
在本发明的上述技术方案中,本发明所述的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂可以分散添加到平整液中使用,并可以控制添加的平整液添加剂的质量百分含量为0.2%~5%。其中,当平整液添加剂的质量百分含量低于0.2%时,则耐蚀保护性能不足;而当平整液添加剂的质量百分含量高于5%时,则会影响涂装性能以及润湿、可吹扫等加工性能。
由于总固体份(上述防锈剂、成膜剂和表面活性剂成分)部分成分仅分散在水溶液中,因此本发明所述的平整液添加剂既要具有较好的涂敷性能又要使处理后的普冷卷材具有良好的耐蚀性,故而在本发明所述的平整液中,控制平整液添加剂的质量百分含量为0.2%~5%。
当然,在一些优选的实施方式中,为了获得更优的实施效果,可以进一步优选地控制平整液中平整液添加剂的质量百分含量为0.5%~3%,最优可以控制为1%~3%。
进一步地,在本发明所述的平整液中,所述平整液添加剂的质量百分含量为0.5-2%。
相较于现有技术,本发明所述的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂及平整液具有如下所述的优点以及有益效果:
1.本发明所述的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂具有优良的高耐蚀性能,其可以用于普冷卷材湿平整工序中,并在钢材表面快速成膜,以在工序间(涂油前)显著提升普冷卷材的耐蚀性能;同时,该平整液添加剂可以增强防锈油的防锈能力,防止储运过程中锈蚀问题,延长储运时间、扩大储运半径。
2.本发明所述的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂具有绿色环保的优点,其工艺适配性强;该平整液添加剂能够与水基平整液迅速互溶,同时与防锈油具有良好的兼容性,不会产生粘着性淤渣,其能广泛地应用于涂DOS(Dioctyl Sebacate,葵二酸二辛酯)油和防锈油的冷轧产品制造工序中,具有良好的推广前景和应用价值。
3.本发明所述的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂兼具合适的润滑性能和表面张力,其对平整工序轧制力和平整液的可吹扫性能没有负面影响。
4.本发明所述的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂在钢板表面形成的膜层可以清洗去除,对常规涂装没有负面影响。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明所述的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂及平整液做进一步的解释和说明,然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-6及对比例1
表1列出了实施例1-6的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂中各组分的质量百分含量。
表1.
Figure BDA0003298656530000061
如上述表1所示,在本发明中,实施例1-6的用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂的有效成分均包括:防锈剂、成膜剂和表面活化剂。
在本发明中,实施例1-6平整液添加剂中的防锈剂、成膜剂和表面活化剂具体可以包含以下组分:
实施例1
防锈剂包括:苯甲酸,质量百分含量为5%、三乙醇胺,质量百分含量为15%、十八胺,质量百分含量为5%、苯并三氮唑,质量百分含量为20%。
成膜剂包括:磷酸三钠,质量百分含量为25%、羟基亚乙基二膦酸四钠,质量百分含量为15%、偏硼酸钠,质量百分含量为10%。
表面活性剂包括:月桂基磺化琥珀酸单酯二钠,质量百分含量为2%、十二烷基硫酸钠,质量百分含量为3%。
实施例2
防锈剂包括:苯甲酸,质量百分含量为10%;十二胺,质量百分含量为15%;三乙醇胺,质量百分含量为20%;苯并三氮唑,质量百分含量为10%;油酰基肌胺酸钠(其为氨基酸类的化合物的一种),质量百分含量10%。
成膜剂包括:聚磷酸铵,质量百分含量为15%;偏硼酸钠,质量百分含量为10%;四硼酸钠,质量百分含量为6%。
表面活性剂包括:十二烷基苯磺酸钠,质量百分含量4%。
实施例3
防锈剂包括:苯甲酸钠,质量百分含量为15%;对氯苯甲酸钠,质量百分含量为5%;三异丙醇胺,质量百分含量为15%;二甲基甲酰胺,质量百分含量为10%;乙二胺四乙酸二钠盐,质量百分含量为10%;苯并三氮唑,质量百分含量为10%;甲基苯三唑,质量百分含量10%。
成膜剂包括:四硼酸钠,质量百分含量为11%;硼酸单乙醇胺,质量百分含量为9%。
表面活性剂包括:十二烷基苯磺酸钠,质量百分含量5%。
实施例4
防锈剂包括:对叔丁基苯甲酸钠,质量百分含量为5%;苯甲酸钠,质量百分含量为5%;硼酸单乙醇胺,质量百分含量为25%;三乙醇胺,质量百分含量为30%;三氮唑,质量百分含量为5%。
成膜剂包括:羟基亚乙基二膦酸四钠,质量百分含量为15%;四硼酸钠,质量百分含量为12%。
表面活性剂包括:十二烷基苯磺酸钠,质量百分含量3%。
实施例5
防锈剂包括:苯甲酸钠,质量百分含量为10%;硼酸单乙醇胺,质量百分含量为15%;苯并三氮唑,质量百分含量为20%;咪唑啉,质量百分含量为12%。
成膜剂包括:磷酸三钠,质量百分含量为15%;聚磷酸铵,质量百分含量为15%;四硼酸钠,质量百分含量为10%。
表面活性剂包括:十二烷基苯磺酸钠,质量百分含量1%;烷基二甲基甜菜碱,质量百分含量为2%。
实施例6
防锈剂包括:苯甲酸钠,质量百分含量为35%、三乙醇胺,质量百分含量为25%、十八胺,质量百分含量为20%,咪唑啉,质量百分含量为5%。
成膜剂包括:羟基亚乙基二膦酸四钠,质量百分含量为10%、偏硼酸钠,质量百分含量为4%。
表面活性剂包括:十二烷基硫酸钠,质量百分含量为1%。。
在本发明中,通过将上述实施例1-6中的防锈剂、成膜剂和表面活化剂混合,可以形成各实施例1-6对应的平整液添加剂。
需要说明的是,为了验证本发明获得的实施例1-6的平整液添加剂的优异性,本发明还采用了一种市售的不添加添加剂的平整液作为对比例1。
相应地,不同于对比例1,操作人员可以将实施例1-6的平整液添加剂分别添加到对比例1所采用的市售平整液的6个样品平整液之中,以分别获得新平整液,并需要控制加入的平整液添加剂的质量百分含量为0.5-2%。
表2列出了各个新平整液中的实施例1-6的平整液添加剂的质量百分含量。
表2.
Figure BDA0003298656530000081
在添加实施例1-6的平整液添加剂获得对应的新平整液后,可以针对各实施例对应的新平整液和对比例1的对比平整液分别进行采样,并对新平整液和对比平整液的样品进行相关性能的检测和试验,有关检测结果列于下述表3之中。
针对新平整液和对比平整液的相关检测,可以包括如下内容:
(1)润滑性能测试:用滑动摩擦仪测试上述各实施例对应的新平整液以及对比例1的对比平整液的润滑性能,观察静摩擦系数的变化;
(2)可吹扫性能测试:通过溶液的表面张力评价上述各实施例对应的新平整液以及对比例1的对比平整液的可吹扫性能,使用表面张力仪测试上述各平整液的表面张力值。
表3列出了各实施例对应的新平整液以及对比例1的对比平整液的润滑性能和可吹扫性能。
表3.
Figure BDA0003298656530000091
如表3所示,相较于对比例1的对比平整液,添加实施例1-6的平整液添加剂获得的新平整液的静摩擦系数相对较低,表面张力相对较小,其具有较优的润滑性能和良好的可吹扫性能。
将本发明上述添加实施例1-6的平整液添加剂获得的新平整液和对比例1的对比平整液对应用于同一普冷卷材的湿平整工序中,操作人员可以提供7组相同的普冷卷材,以分别对应实施例1-6和对比例1,分别采用实施例1-6和对比例1的平整液进行表面处理。完成上述操作后,可以获得对应的实施例1-6和对比例1的样品板材。
基于获得的实施例1-6和对比例1的样品板材,可以进一步对实施例1-6和对比例1的样品板材进行取样而后进行试验和测试,以获得各实施例和对比例样品板材的各项性能,方便评价。
针对实施例1-6和对比例1的样品板材的检测,可以包括如下手段:
(1)裸板耐蚀性检测:将经上述平整液处理后得到的实施例1-6和对比例1样品板材,进行中性盐雾试验,试验标准参照ASTM B117,放置6min后,分别计算实施例1-6和对比例1样品板材的表面锈蚀面积的比例。
(2)涂油后耐蚀性检测:在实施例1-6和对比例1样品板材表面涂防锈油,且将防锈油的涂抹控制为500mg/m2/面,而后进行湿热叠片试验,控制试验周期为4个月,模拟冷轧卷的仓储运输过程的腐蚀环境及形态,分别计算实施例1-6和对比例1样品板材的表面锈蚀面积的比例。
(3)涂装性能检测:对实施例1-6和对比例1样品板材的裸板进行喷粉和棒涂油墨两种涂装处理,烘烤后进行百格试验,评估实施例1-6和对比例1的漆膜附着性。
表4列出了实施例1-6和对比例1样品板材经测试后的各项性能参数。
表4.
编号 裸板耐蚀性能 涂油后耐蚀性 涂装性能
实施例1 点锈面积<5% 无锈蚀 100%密着
实施例2 点锈面积<5% 无锈蚀 100%密着
实施例3 点锈面积<5% 无锈蚀 100%密着
实施例4 点锈面积<5% 无锈蚀 100%密着
实施例5 点锈面积<10% 锈蚀面积<5% 100%密着
实施例6 点锈面积<5% 无锈蚀 100%密着
对比例1 点锈面积>80% 锈蚀面积>50% 100%密着
由表4可知,获得的实施例1-6的样品板材在上述评价项目中均表现出良好的性能。本发明提供的实施例1-6的平整液添加剂在原平整液中发挥了优良的耐蚀性能,获得的实施例1-6的样品板材裸板的盐雾试验及涂油后的耐湿热叠片试验的耐蚀性能均显著优于对比例1中采用的对比平整液处理得到的样品板材。
在本发明中,实施例1-6的平整液添加剂能快速地在钢板表面铺展,并迅速形成具有良好耐蚀性能的吸附膜。该膜层具有亲油憎水的本质,能有效阻止空气中水分吸附在钢板表面,防止工序间锈蚀,后续钢板表面涂覆防锈油后又能迅速融入油膜,提升储运过程中防锈油对基材的保护作用,延长储运时间和储运半径。
同时,结合参阅表3可以看出,通过添加实施例1-6平整液添加剂获得的新平整液相较于对比例1的对比平整液具有更小的静摩擦系数和表面张力,其润滑性能和可吹扫性能更优。由此可见,实施例1-6的平整液添加剂能改善原有平整液的润滑性能和可吹扫性能;实施例1-6的平整液添加剂在钢板表面铺展形成的膜层在常规涂装的清洗段可被去除,对涂装无不良影响。
需要说明的是,本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式,本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合,除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是,以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例,随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于普冷卷材湿平整的平整液添加剂,其特征在于,其有效成分的质量百分含量为:
防锈剂:45-90%;
成膜剂:8-50%;
表面活性剂:1-5%;
其中所述防锈剂包括下述各项的至少其中一项:
(a)苯甲酸、苯甲酸盐、苯甲酸盐化合物的至少其中之一;
(b)胺基化合物或其盐类;
(c)含氮化合物。
2.如权利要求1所述的平整液添加剂,其特征在于,所述苯甲酸盐包括:苯甲酸钠。
3.如权利要求1所述的平整液添加剂,其特征在于,所述苯甲酸盐化合物选自下述各项的至少其中之一:对叔丁基苯甲酸钠、对氯苯甲酸钠、对碘苯甲酸钠、苯甲酸抗血酸酯。
4.如权利要求1所述的平整液添加剂,其特征在于,所述胺基化合物或其盐类选自下述各项的至少其中之一:十二胺、十八胺、松香胺、三异丙醇胺、三乙醇胺、炔氧甲基季铵盐,乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、硼酸单乙醇胺、二甲基甲酰胺、对氨基苯磺酰胺。
5.如权利要求1所述的平整液添加剂,其特征在于,所述含氮化合物选自下述各项的至少其中之一:三氮唑、苯并三氮唑、甲基苯三唑、咪唑啉及其类衍生物、氨基酸类的化合物,巯基苯丙噻唑。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的平整液添加剂,其特征在于,所述成膜剂包括下述各项的至少其中一项:
(a)无机磷酸盐、有机磷酸铵盐、羟基亚乙基二膦酸四钠中的一种或多种;
(b)含硼化合物。
7.如权利要求6所述的平整液添加剂,其特征在于,所述含硼化合物选自下述各项的至少其中之一:硼酸、偏硼酸钠、氟硼酸钠、四硼酸钠、硼酸单乙醇胺。
8.如权利要求1-5中任意一项所述的平整液添加剂,其特征在于,所述表面活性剂包括下述各项的至少其中之一:月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基氨基苯酸钠、烷基二甲基甜菜碱、酚聚氧乙烯醚。
9.一种用于普冷卷材湿平整的平整液,其特征在于,其中含有如权利要求1-8中任意一项所述的平整液添加剂。
10.如权利要求9所述的平整液,其特征在于,所述平整液添加剂的质量百分含量为0.5-2%。
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