CN1260311C

CN1260311C - 非电解性金属防腐涂料

Info

Publication number: CN1260311C
Application number: CN 200310106171
Authority: CN
Inventors: 吴伟峰
Original assignee: DAKELUO COATING Co Ltd CHANGZHOU
Current assignee: Changzhou Junhe Technology Stock Co ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: CN1539890A

Abstract

一种由A剂、B剂、C剂三种组分混配而成的非电解性金属防腐涂料，A剂组分及重量百分比：片径≤40μm的鳞片状锌片和铝片15%～23%，低沸点水溶性有机醇类化合物 12.5%～22%，非离子表面活性剂0.05%～0.15%，附着增进剂1.0%～4%；B剂组分及重量百分比：钼酸盐3.5%～6%，钨酸盐1%～1.5%，有机缓蚀剂0.01%～0.06%，有机螯合剂1.5%～2.5%，去离子水40.5%～64%；C剂组分为纤维素增粘剂0.05%～0.5%。本发明的涂料具有耐蚀性高，良好抗滑伤和自愈合能力，优异的耐候性、耐化学品稳定性，对环境无污染，涂覆固化温度要求低，能耗低，可替代锌基铬酸盐金属防腐涂料。

Description

非电解性金属防腐涂料

技术领域

本发明涉及一种金属防腐涂料，尤其是涉及一种非电解性金属防腐涂料。

背景技术

对于金属的防腐处理，传统采用电镀、热浸锌、氧化、磷化等，但由于防腐效果不佳以及在处理过程中，其三废的排放对环境污染较大，目前正逐渐被锌基铬酸盐涂层所替代。而目前公开的锌基铬酸盐涂层基本采用有机醇、非离子表面活性剂调制鳞片状的锌片和铝片，通过铬酸盐作为钝化剂并配以PH调整剂等助剂加水后形成防腐钝化剂，最后配以增稠剂制成各种非电解性金属涂料。这种涂料涂覆在金属基材上，需300℃左右的高温烘烤后生成无定形的铬酸盐化合物，而涂料中的铬酸盐使鳞片状的锌、铝片和金属基材表面氧化并生成凝胶状的铬酸盐转化膜，以改善涂层的附着力。

如CN1323860A所公开的《非电解性金属防腐涂料》，采用30％～41％鳞片状的锌片和铝片，高沸点的有机醇，烷基苯酚环氧乙烷缩合物和壬基酚聚氧乙烯醚作为非离子表面活性剂，以及铁元素调制成A剂；用铬酸盐、钼酸盐、PH调整剂等助剂加水后形成防腐钝化的B剂，其中A∶B＝30～40∶70～60，C剂为一般的增稠剂，并占A、B重量总和的0.25％～0.35％，将三种组份混配后形成非电解性锌基铬酸盐涂料。虽然锌基铬酸盐涂料比镀锌液具有更好的涂覆能力，涂层耐蚀能力是电镀锌的7-10倍，对金属表面防腐处理过程的涂覆工艺基本为全封闭，降低对环境污染，并且没有电镀锌产生的氢脆和热镀锌的高温退火表层软化。但在锌基铬酸盐涂料中含有Cr⁶⁺和Cr³⁺，而Cr⁶⁺属于国际规定第一类重污染的致癌物质，所以必需严格控制Cr⁶⁺和Cr³⁺的使用和排放。但在锌基铬酸盐涂料的生产和使用过程中，涂料所使用的容器、废液的排放、槽液的分析以及金属涂层遇水后，涂层中可溶性的Cr⁶⁺会溶出排放，而会造成Cr⁶⁺和Cr³⁺大量重污染排放，给环境带来严重危害，其影响难以估量。其次，由于采用烷基苯酚环氧乙烷缩合物和壬基酚聚氧乙烯醚作为非离子表面活性剂，因其生物降解性差，对环境也产生一定的污染。

如CN1172135A公开的《可提供防腐保护的水可稀释性涂料组合物》，也采用粒状的金属如铝、锌等混合物作为锌基膜，为无铬的涂层。虽然能降低对环境污染，但由于铝片及锌片没有经过钝化处理，仅将铝片和锌片沉积和粘附在金属基材表面，所以在同等条件下，其耐蚀性能不高。再则，该种涂料采用高配比的硅烷粘合剂，不仅增加涂料的成本，而且所固化形成的涂层为金属分散的有机涂层体系。

目前所有的锌基铬酸盐涂料，均采用高沸点的有机醇，所以当涂料涂覆在金属基材上后，都需要在300℃以上的温度对湿膜进行固化，所以处理工艺所需固化温度高，能耗大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高耐蚀性能，对环境无污染，且涂覆固化温度要求低，能耗低的非电解性金属防腐涂料及其制备工艺。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种非电解性金属防腐涂料，由A剂、B剂、C剂三种组分混配而成，其特征在于：

a、所述A剂组分及重量百分比：

片径≤40μm的鳞片状锌片和铝片 15％～23％；

低沸点水溶性有机醇类化合物，其中所述的低沸点水溶性有机醇类化合物为丙二醇、乙二醇、或环己醇 12.5％～22％；

脂肪醇类聚氧乙烯醚的非离子表面活性剂 0.05％～0.15％；

有机硅烷偶联化合物的附着增进剂 1.0％～4％；

b、所述B剂组分及重量百分比：

钼酸盐 3.5％～6％；

钨酸盐 1％～1.5％；

有机缓蚀剂 0.01％～0.06％；

有机螯合剂 1.5％～2.5％；

去离子水或蒸馏水 40.5％～64％

c、所述的C剂组分及重量百分比：

纤维素增粘剂 0.05％～0.5％；

其中Mo⁶⁺占总组合物重量百分比的1.5％～2％；W⁶⁺占总组合物重量百分比0.5％～1.0％。

本发明的制作方法是：按重量百分比将铝片放入水溶性低沸点有机醇类化合物中分散，待其充分混合后再投入锌片，并加入非离子表面活性剂搅拌均匀，再加入附着增进剂进行搅拌分散，研磨分散至细度小于20μm，即为A剂成品；按重量百分比将钼酸盐、钨酸盐、缓蚀剂、螯合剂投入容器中搅拌，使其充分混合均匀，加入去离子水或蒸馏水搅拌分散，即为B剂成品；按重量百分比取纤维素增粘剂作为C剂成品。使用时，将A剂、B剂和C剂三组组成混合后的水剂溶液涂覆在金属基材上固化后即可形成防腐涂层。

其中：

所述的铝片占锌、铝片总重量的10％～20％；

所述的有机缓蚀剂为炔醇、六次甲基四胺或硫脲及其衍生物。

所述的有机螯合剂为氨基羧酸类化合物或羟基羧酸类化合物。

本发明只采用上述技术方案的优点在于：

1、本发明的金属防腐涂料中的A剂组分加入了附着增进剂，不仅使涂料具备很好的热稳定性，而且在200℃左右的温度热解后，使附着增进剂中留下的聚合聚硅氧烷或改性高分子化合物通过化学键将涂层有机地粘合在金属基材上。同时，由于聚合聚硅氧烷或改性高分子化合物有规则的网状结构，能对涂层进行系统张紧和填充，所以大大提高涂层的附着力，耐蚀性能和抗冲击性能。附着力从3.5级提高到4.5级以上，耐冲击性从25kg·cm提高到40kg·cm。

2、本发明采用钼酸盐和钨酸盐对锌片、铝片进行钝化，使涂层以无定形的钼酸化合物为粘合剂与表面数十层的锌片、铝片结合，形成2～10μm的保护膜层，起到屏蔽作用，由于涂料内的钼酸盐、钨酸盐使片状锌片和铝片以及金属基材表面形成化学结合，产生牢固的附着力，加上锌片的自我阳极牺牲保护作用，使金属基材表面形成不易腐蚀的稠密保护膜来达到长时间的防锈防腐效果。本发明增加了有机缓蚀剂，同时在锌片、铝片和金属基材的表面形成吸附、沉积的缓蚀层，能有效减缓阳极反应速度，进一步提高涂料的抗腐蚀性能，而且由于有机螯合剂的加入，能对涂层中可能被腐蚀的金属离子形成螯合物，再次吸附在各金属层表面，继续形成化学和电化学保护，所以能对金属基材进行多道保护，涂覆量在200mg/dm²时，抗盐雾能力≥720h，耐蚀性能大大提高。

3、本发明由于用钼酸盐取代了铬酸盐作为锌片和铝片的钝化剂，在涂料的制作以及使用过程中均无Cr⁶⁺离子，因此本发明的非电解性金属防腐涂料具有优异的环保特性。

4、本发明采用了少量的附着增进剂和低沸点有机醇，因此涂料能在200℃～220℃固化附着在金属基材表面。因固化温度低于常规工艺的300℃固化温度，大大降低使用能耗，节约处理成本，是替代传统产品处理工艺的理想产品。

5、本发明因涂层中的锌铝含量在15％～23％之间，低于传统产品，同时也降低了锌铝量的比例，在确保涂层的高耐蚀性能的前提下，能降低涂料的成本。

6、本发明采用脂肪醇类聚氧乙烯醚作为非离子表面活性剂，生物降解性能出色，取代了传统产品的烷基苯酚环氧乙烷缩合物和壬基酚聚氧乙烯醚，环保性能更好。

具体实施方式

实施例1

A剂的制备，称取片径不大于40μm、厚度不大于0.5μm的鳞片状锌片15％以及片径不大于35μm、厚度不大于0.4μm的鳞片状铝片2..2％，将鳞片状的铝片和13.1％的乙二醇放入反应釜中搅拌至8小时以上，使两者充分混合分散，再投入15％锌片和0.10％的脂肪醇聚氧乙烯醚，可选用AEO-4，进行搅拌、混合分散，再将2％的乙烯基硅烷投入反应釜中进行搅拌分散，送到三辊机进行初级研磨和精细研磨至细度小于20μm，制成银白色浆状物。

B剂的制备，将3.6％的钼酸钠，1.34％的钨酸钠，0.02％的炔醇以及1.5％的葡萄糖酸钠投入反应釜内，搅拌使其充分混合均匀，加入余量的去离子水或蒸馏水搅拌分散，即为无色水溶液。

C剂为0.2％的纤维素增稠剂，该纤维素可选用甲基纤维素、甲基乙基纤维素、或甲基羟丙基纤维素等。

使用时，将A剂、B剂和C剂三种组分搅拌混合8h后，成为本发明的非电解性金属防腐涂料，其中涂料的比重在1.35～1.45g/cm³，而Mo⁶⁺占总组合物重量百分比的1.5％～1.8％，W⁶⁺占总组合物重量百分比0.5％～0.9％，且钼元素重量百分比例2％～4％；钨元素重量百分比1％～2％。

用该涂料涂覆在金属基材表面，经205℃±5℃温度范围内烘烤，金属基材表面形成防腐膜层其附着力≥5级，抗冲击性能45kg·cm，涂覆量在200mg/dm²，抗盐雾能力≥720h。

实施例2

A剂成品的制备，称取片径5～35μm、厚度不大于0.4μm的鳞片状锌片16％以及片径不大于30μm、厚度不大于0.4μm的鳞片状铝片2.5％，将鳞片状的铝状片和16％的丙二醇放入反应釜中搅拌至8小时以上，使两者充分混合分散，再投入16％锌片和0.12％的脂肪醇聚氧乙烯醚，可选取用AEO-7，进行搅拌、混合分散，再将1.5％的胺基硅烷投入反应釜中进行搅拌分散，送到三辊机进行初级研磨和精细研磨至细度小于20μm，制成银白色浆状物。

B剂成品的制备，将4％的钼酸胺，1.2％的钨酸钠，0.03％的六次甲基四胺以及2.0％的柠檬酸或酒石酸投入反应釜内，搅拌使其充分混合均匀，加入余量的去离子水或蒸馏水搅拌分散，即为无色水溶液。

C剂成品组分为0.5％的纤维素增稠剂为乙基羟乙基纤维。

使用时，将A剂、B剂和C剂三种组分搅拌混合8h后，成为本发明的非电解性金属防腐涂料，其中涂料的比重在1.30～1.40g/cm³，而Mo⁶⁺占总组合物重量百分比的1.5％～1.8％，W⁶⁺占总组合物重量百分比0.5％～0.8％，且钼元素重量百分比2％～％；钨元素重量百分比1％～2％。

用该涂料涂覆在金属基材表面，经210℃±5℃温度范围内烘烤，金属基材表面形成防腐涂层其附着力≥4.5级，抗冲击性能45kg·cm，涂覆量在200mg/dm²，抗盐雾能力≥750h。

实施例3

A剂成品的制备，称取片径5～25μm、厚度不大于0.4μm的鳞片状锌片17％以及片径不大于20μm，厚度不大于0.4μm的鳞片状铝片2.9％，将鳞片状的铝片2.9％和20％的环己醇放入反应釜中搅拌至8小时以上，使两者充分混合分散，再投入17％锌片和0.15％的脂肪醇聚氧乙烯醚，可选取AEO-9进行搅拌混合分散，再将4％的胺基硅烷投入反应釜中进行搅拌分散，送到三辊机进行初级研磨和精细研磨细度小于20μm，制成银白色浆状物。

B剂成品的制备，将3.5％的钼酸钠，1.5％的钨酸钠，0.04％的硫脲以及2％的乙二胺四乙酸四钠或乙二胺四乙酸四二钠投入反应釜内，搅拌使其充分混合均匀，加入余量的去离子水或蒸馏水搅拌分散，即为无色水溶液。

C剂成品为0.3％的纤维素增稠剂为甲基羟丙基纤维素。

使用时A剂、B剂和C剂三种组分搅拌混合8h后，成为本发明的非电解性金属防腐涂料，其中涂料的比重在1.33～1.39g/cm³，而Mo⁶⁺占总组合物重量百分比的1.5％～1.8％，W⁶⁺占总组合物重量百分比0.5％～0.8％，且钼元素重量百分比2％～4％；钨元素重量百分比1％～2％。

用该涂料涂覆在金属基材表面，经225℃±5℃温度范围内烘烤，金属基材表面形成防腐涂层其附着力在5级以上，抗冲击性能48kg·cm，涂覆量在200mg/dm²，抗盐雾能力≥750h。

实施例4

A剂成品的制备，称取片径5～15μm、厚度不大于0.3μm的鳞片状锌片19％以及片径不大于15μm，厚度不大于0.3μm的2％铝片，将鳞片状的铝片和22％的乙二醇放入反应釜中搅拌至8小时以上，使两者充分混合分散，再投入20％锌片和0.08％的脂肪醇聚氧乙烯醚，选用AEO-9进行搅拌混合分散，再将1％的甲基丙烯酰氧硅烷投入反应釜中进行搅拌分散，送到三辊机进行初级研磨和精细研磨至细度小于20μm，制成银白色浆状物。

B剂成品的制备，将5％的钼酸钠，1％的钨酸钠，0.06％的炔醇以及2.5％的柠檬酸投入反应釜内，搅拌使其充分混合均匀，加入余量的去离子水或蒸馏水搅拌分散，即为无色水溶液。

C剂成品为0.05％的纤维素增稠剂为羟乙基纤维素。

使用时，将A剂、B剂和C剂三种组分搅拌混合8h后，成为本发明的非电解性金属防腐涂料，其中涂料的比重在1.30～1.4g/cm³，而Mo⁶⁺占总组合物重量百分比的1.6％～2％，W⁶⁺占总组合物重量百分比0.5％～0.8％，且钼元素重量百分比2％～4％；钨元素重量百分比1％～2％。

用该涂料涂覆在金属基材表面，经215℃±5℃温度范围内烘烤，金属基材表面形成防腐涂层其附着力在4.5级以上，抗冲击性能40kg·cm，涂覆量在200mg/dm²，抗盐雾能力≥800h。

实施例5

A剂成品的制备，称取片径10～15μm、厚度不大于0.2μm的鳞片状锌片21％以及片径不大于10μm，厚度不大于0.3μm的1.8％铝片，将鳞片状的锌片和18％的丙二醇放入反应釜中搅拌至8小时以上，使两者充分混合分散，再投入20％锌片和0.05％的脂肪醇聚氧乙烯醚，选用AEO-4进行搅拌混合分散，再将3％的改性高分子聚酯化合物投入反应釜中进行搅拌分散，送到三辊机进行初级研磨和精细研磨细度小于20μm，制成银白色浆状物。

B剂成品的制备，将4.5％的钼酸钠，1.1％钨酸钠，0.05％的硫脲衍生物如二邻甲苯硫脲，以及2.2％的乙二胺四乙酸投入反应釜内，搅拌使其充分混合均匀，加入余量的去离子水或蒸馏水搅拌分散，即为无色水溶液。

C剂成品的组分为0.35％的纤维素增稠剂为乙基羟乙基纤维素。

使用时，将A剂、B剂和C剂三种组分搅拌混合8h后，成为本发明非电解性金属防腐涂料，其中涂料的比重在1.33～1.45g/cm³，而Mo⁶⁺占总组合物重量百分比的1.5％～2％，W⁶⁺占总组合物重量百分比0.5％～0.8％，且钼元素重量百分比2％～4％；钨元素重量百分比1％～2％。

用该涂料涂覆在金属基材表面，经210℃±5℃温度范围内烘烤，在金属基材表面形成防腐涂层其附着力在5级以上，抗冲击性能48kg·cm，涂覆量在200mg/dm²，抗盐雾能力≥820h。

本发明的金属防腐涂料具有多种保护功能，耐蚀性高，具有良好抗滑伤和自愈合能力，有较高的耐蚀性能，优异的耐候性、耐化学品稳定性，对环境无污染，处理过程温度低，能耗低的特性，可替代现有铬的非电解性金属防腐涂料。

Claims

1、一种非电解性金属防腐涂料，由A剂、B剂、C剂三种组分混配而成，其特征在于：

a、所述A剂组分及重量百分比：

片径≤40μm的鳞片状锌片和铝片 15％～23％；

脂肪醇类聚氧乙烯醚的非离子表面活性剂 0.05％～0.15％；

有机硅烷偶联化合物的附着增进剂 1.0％～4％；

b、所述B剂组分及重量百分比：

钼酸盐 3.5％～6％；

钨酸盐 1％～1.5％；

有机缓蚀剂 0.01％～0.06％；

有机螯合剂 1.5％～2.5％；

去离子水或蒸馏水 40.5％～64％；

c、所述的C剂组分及重量百分比：

纤维素增粘剂 0.05％～0.5％；

2、根据权利要求1所述的非电解性金属防腐涂料，其特征在于：所述的铝片占锌铝片总重量的10％～20％。

3、根据权利要求1所述的非电解性金属防腐涂料，其特征在于：所述的有机硅烷偶联化合物为乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧硅烷。

4、根据权利要求1所述的非电解性金属防腐涂料，其特征在于：所述的有机缓蚀剂为炔醇、六次甲基四胺或硫脲及其衍生物。

5、根据权利要求1所述的非电解性金属防腐涂料，其特征在于：所述的有机螯合剂为氨基羧酸类化合物或羟基羧酸类化合物。

6、根据权利要求1所述的非电解性金属防腐涂料的制备方法，其特征在于：

A剂的制备工艺：

按重量百分比将铝片放入水溶性低沸点有机醇类化合物中分散，待其充分混合后再投入锌片，并加入非离子表面活性剂搅拌均匀，再加入附着增进剂进行搅拌分散，研磨分散至细度小于20μm，即为A剂成品；

B剂的制备工艺：

按重量百分比将钼酸盐、钨酸盐、缓蚀剂、螯合剂投入容器中搅拌，使其充分混合均匀，加入去离子水或蒸馏水搅拌分散，即为B剂成品；

C剂组制备工艺：按重量百分比取纤维素增粘剂作为C剂成品；

使用时，将A剂、B剂和C剂三种组分搅拌混合成为非电解性金属防腐涂料。