CN102277022B - 一种水性无铬达克罗涂液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性无铬达克罗涂液，该涂液绿色环保，无环境污染、无公害，同时耐蚀耐候性好。本发明的水性无铬达克罗涂液，其是由以下各组分组成：A组分由锌粉、铝粉、润湿分散剂、钝化剂、缓蚀剂和水组成；B组分由成膜剂、成型助剂和水组成；C组分为成膜助剂；D组分为增稠剂和水组成；其中各组分中的原料占涂液的质量百分比为：锌粉18％-24％、铝粉2％-5％、润湿分散剂28％-34％、钝化剂1％-3％、缓蚀剂1％-3％、水18％-27％、成膜剂5％-12％、成型助剂0.1％-0.5％、成膜助剂5％-12％，余下为增稠剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种达克罗涂液及其制备方法，更具体地说涉及一种水性无铬达克罗涂液及其制备方法。
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。达克罗技术是近年来发展起来的一种金属表面防腐新技术，20世纪60年代末由美国DIAMOND SHAMROCK公司发明。达克罗涂层的最大优点就是具有极佳的防腐蚀能力，其耐蚀性能与传统的镀锌表面处理工艺相比可提高7-10倍；涂层具有无氢脆性，特别适用于高强度受力件；涂层的高耐热性、耐热温度达300℃，尤其适用于汽车、摩托车发动机部件的高强度构件；同时涂层具有高渗透性、高附着性、高减磨性、高耐候性、高耐化学品稳定性、无污染性等优异性能。但从严格意义上来说，达克罗也不是完全的无污染涂层，这是因为在达克罗处理液中含有2％的Cr6+。Cr6+毒性强且对人体具有致癌作用，对农作物和微生物也有很大的毒害作用；同时，尽管达克罗涂料中绝大部分的Cr6+在烘烤成膜过程中参与反应转化成了Cr3+，但仍有少量的铬以可溶的Cr6+的形式保留在达克罗涂层中，在使用过程中对人体及环境造成危害。
六价铬问题是目前存在的世界性难题，因此限制了该技术的广泛深入应用。在此背景下，无铬达克罗技术的出现，是达克罗技术发展的必然。目前，已报道的无铬达克罗涂层主要有三种：美国MCI公司、欧洲达克罗公司、日本NDS公司和巴西金属涂覆公司MCB合作开发的Geomet涂层，由德国Delta公司推出的Delta涂层以及北京永泰和金属防腐技术有限公司推出的BNC水性无铬锌铝涂层。其中，Geomet涂层受其价格因素的影响并没有被国内广大生产厂家所接受；而Delta涂层由于其采用树脂作为其成膜物质，导致其生产环境恶劣，无法获得广泛的认可；BNC水性无铬锌铝涂层则在国内使用较少。因此，急需开发研制一种价格适中、接受广泛的水性无铬达克罗涂液及其制备方法。
发明内容：
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题与不足，提供一种水性无铬达克罗涂液，该涂液绿色环保，无环境污染、无公害，同时耐蚀耐候性好。
本发明还提供该水性无铬达克罗涂液的制备方法，制备方法工艺简单，可适用于工业化生产。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的水性无铬达克罗涂液，其是由以下各组分组成：
A组分由锌粉、铝粉、润湿分散剂、钝化剂、缓蚀剂和水组成；
B组分由成膜剂、成型助剂和水组成；
C组分为成膜助剂；
D组分为增稠剂和水组成；
其中各组分中的原料占涂液的质量百分比为：锌粉18％-24％、铝粉2％-5％、润湿分散剂28％-34％、钝化剂1％-3％、缓蚀剂1％-3％、水18％-27％、成膜剂5％-12％、成型助剂0.1％-0.5％、成膜助剂5％-12％，余下为增稠剂。
本发明的水性无铬达克罗涂液，其进一步的技术方案是所述的成膜剂为有机锰盐或无机锰盐，其中所述的有机锰盐优选为乙酸锰；所述的无机锰盐优选为硝酸锰或氯化锰。
本发明的水性无铬达克罗涂液，其进一步的技术方案还可以是所述的钝化剂为植酸，其中植酸的质量含量≥70.0％，钙的质量含量≤0.02％；所述的缓蚀剂为钼酸钠，其中钼酸钠中Na2MoO4·2H2O的质量含量≥99.0％。
本发明的水性无铬达克罗涂液，其进一步的技术方案还可以是所述的润湿分散剂为醇和聚醇；所述的成型助剂为硼酸和丁二酸；其中所述的醇优选为乙二醇、乙醇或丙三醇；所述的聚醇优选为烷基酚聚氧乙烯醚或聚乙二醇。
本发明的水性无铬达克罗涂液，其进一步的技术方案还可以是所述的成膜助剂为硅烷偶联剂，其中所述的硅烷偶联剂优选为KH-550、KH560、KH570、KH792、DL602或DL171，其纯度要求≥97.0％。
本发明的水性无铬达克罗涂液，其进一步的技术方案还可以是所述的增稠剂为纤维素醚或其衍生物；其中所述的增稠剂优选为羟甲基纤维素或羟乙基纤维素。
本发明的水性无铬达克罗涂液的制备方法，其包括以下步骤：
1)钝化A浆的制备：将锌粉、铝粉与润湿分散剂分散均匀后，加入水搅拌5-10min后，加入钝化剂和缓蚀剂进行钝化，钝化1-2h后获得钝化A浆；
2)B、C浆料的混合：浆B、C浆料独立制备完成后，浆B、C浆料混合，搅拌1-2h；
3)在钝化A浆中加入混合好的B、C浆料；
4)在涂液搅拌6-12h后，加入增稠剂继续搅拌，按照涂4杯调整涂料粘度至40-60s。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
1、无环境污染、无公害
本发明涉及的原材料不含任何对环境、人体有害的物质，这从根本上杜绝了污染的来源。同时在使用过程中，整套工艺设备可采用原有达克罗的封闭设备，在生产过程中不会产生对环境有污染的酸、碱、铬等废水和废气。这样在生产过程中也不会对环境产生污染。因此，本发明的水性无铬达克罗涂液是一种环境友好的新型环保涂层。
2、生产过程中能耗低
本发明的水性无铬达克罗涂液在固化过程中固化温度比传统有铬达克罗涂层固化温度降低50℃-100℃左右，这样就节约了大量的电能，降低了生产成本。
3、涂层耐磨性能较好
本发明的水性无铬达克罗涂层的硬度、附着力较传统的达克罗涂层有了较大的提高，涂层的硬度可达7H，这使得涂层具有更好的耐磨性能。
具体实施方式：
通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明说做的本领域普通金属人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1：
A组分：锌粉70g、铝粉10g、OP-1060ml、乙二醇60ml、蒸馏水40ml、植酸6ml、钼酸钠7g；B组分：乙酸锰32g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水60ml组成；C组分：KH-57041ml；D组分：羟甲基纤维素0.3g、蒸馏水10ml。
制备方法：
1.将锌粉70g、铝粉10g、OP-1060ml、乙二醇60ml均匀混合后，加入20ml蒸馏水反应5～10mim；
2.然后将蒸馏水20ml、植酸6ml、钼酸钠7g均匀混合，加入步骤1所制备的锌铝粉混合体系反应1～2h，制得A组分；
3.将乙酸锰32g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水60ml混合，制得B组分；
4.将C组分加入到B组分中反应1～2h；
5.羟甲基纤维素0.3g、蒸馏水10ml混合制得D组分；
6.将步骤4制得的B、C混合体系与D组分同时加入到A组分中，制得最终涂液。
实施例2：
A组分：锌粉80g、铝粉13g、聚乙二醇70ml、乙醇70ml、蒸馏水40ml、植酸7ml、钼酸钠8g；B组分：乙酸锰34g、硼酸2g、丁二酸2g、蒸馏水70ml；C组分：KH-550 50ml；D组分：羟乙基纤维素0.3g、蒸馏水10ml。
制备方法：
1.将锌粉80g、铝粉13g、聚乙二醇70ml、乙醇70ml均匀混合后，加入20ml蒸馏水反应5～10mim；
2.然后将蒸馏水20ml、植酸7ml、钼酸钠8g均匀混合，加入步骤1所制备的锌铝粉混合体系反应1～2h，制得A组分；
3.将乙酸锰34g、硼酸2g、丁二酸2g、蒸馏水70ml混合，制得B组分；
4.将C组分加入到B组分中反应1～2h；
5.羟乙基纤维素0.3g、蒸馏水10ml混合制得D组分；
6.将步骤4制得的B、C混合体系与D组分同时加入到A组分中，制得最终涂液。
实施例3：
A组分：锌粉30g、铝粉5g、丙三醇30ml、OP-1030ml、蒸馏水20ml、植酸2.5ml、钼酸钠3g；B组分：硝酸锰21g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水30ml；C组分：DL60220ml；D组分：羟乙基纤维素0.3g、蒸馏水10ml。
制备方法：
1.将锌粉30g、铝粉5g、OP-1030ml、丙三醇30ml均匀混合后，加入10ml蒸馏水反应5～10mim；
2.然后将蒸馏水10ml、植酸2.5ml、钼酸钠3g均匀混合，加入步骤1所制备的锌铝粉混合体系反应1～2h，制得A组分；
3.将硝酸锰21g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水30ml混合，制得B组分；
4.将C组分加入到B组分中反应1～2h；
5.羟乙基纤维素0.3g、蒸馏水10ml混合制得D组分；
6.将步骤4制得的B、C混合体系与D组分同时加入到A组分中，制得最终涂液。
实施例4：
A组分：锌粉40g、铝粉7g、乙二醇35ml、OP-535ml、蒸馏水20ml、植酸3.5ml、钼酸钠4g；B组分：硝酸锰25g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水40ml；C组分：KH-79225ml；D组分：羟甲基纤维素钠0.3g、蒸馏水20ml。
制备方法：
1.将锌粉40g、铝粉7g、OP-535ml、乙二醇35ml均匀混合后，加入10ml蒸馏水反应5～10mim；
2.然后将蒸馏水10ml、植酸3.5ml、钼酸钠4g均匀混合，加入步骤1所制备的锌铝粉混合体系反应1～2h，制得A组分；
3.将硝酸锰25g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水60ml混合，制得B组分；
4.将C组分加入到B组分中反应1～2h；
5.羟甲基纤维素钠0.3g、蒸馏水10ml混合制得D组分；
6.将步骤4制得的B、C混合体系与D组分同时加入到A组分中，制得最终涂液。
实施例5：
A组分：锌粉30g、铝粉5g、聚乙二醇30ml、乙醇30ml、蒸馏水20ml、植酸2.5ml、钼酸钠3g；B组分：氯化锰15g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水30ml组成；C组分：KH-56020ml；D组分：羟甲基纤维素0.3g、蒸馏水10ml。
制备方法：
1.将锌粉30g、铝粉5g、聚乙二醇30ml、乙醇30ml均匀混合后，加入10ml蒸馏水反应5～10mim；
2.然后将蒸馏水10ml、植酸2.5ml、钼酸钠3g均匀混合，加入步骤1所制备的锌铝粉混合体系反应1～2h，制得A组分；
3.将氯化锰15g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水30ml混合，制得B组分；
4.将C组分加入到B组分中反应1～2h；
5.羟甲基纤维素0.3g、蒸馏水10ml混合制得D组分；
6.将步骤4制得的B、C混合体系与D组分同时加入到A组分中，制得最终涂液。
实施例6：
A组分：锌粉40g、铝粉7g、乙二醇35ml、OP-1035ml、蒸馏水20m、植酸3.5ml、钼酸钠4g；B组分氯化锰25g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水40ml；C组分DL17125ml；D组分：羟乙基纤维素0.3g、蒸馏水20ml。
制备方法：
1.将锌粉40g、铝粉7g、OP-1035ml、乙二醇35ml均匀混合后，加入10ml蒸馏水反应5～10mim；
2.然后将蒸馏水10ml、植酸3.5ml、钼酸钠4g均匀混合，加入步骤1所制备的锌铝粉混合体系反应1～2h，制得A组分；
3.将氯化锰25g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水60ml混合，制得B组分；
4.将C组分加入到B组分中反应1～2h；
5.羟乙基纤维素0.3g、蒸馏水10ml混合制得D组分；
6.将步骤4制得的B、C混合体系与D组分同时加入到A组分中，制得最终涂液。
本发明的水性无铬达克罗涂料依据GB/T 18684-2002测试其性能指标如下：涂层厚度：一涂一烘6-8μm；二涂二烘10-14μm。
外观：与常规达克罗涂层相似，颜色稍偏黄。
附着力：良好。
耐盐雾：通过1000h(6-8μm)。
Claims (8)
1.一种水性无铬达克罗涂液，其特征在于由以下各组分组成：
A组分由锌粉、铝粉、润湿分散剂、钝化剂、缓蚀剂和水组成；
B组分由成膜剂、成型助剂和水组成；
C组分为成膜助剂；
D组分为增稠剂和水；
其中各组分中的原料占涂液的质量百分比为：锌粉18%-24%、铝粉2%-5%、润湿分散剂28%-34%、钝化剂1%-3%、缓蚀剂1%-3%、水18%-27%、成膜剂5%-12%、成型助剂0.1%-0.5%、成膜助剂5%-12%，余下为增稠剂；所述的成膜剂为有机锰盐或无机锰盐；所述的钝化剂为植酸，其中植酸的质量含量≥70.0%，钙的质量含量≤0.02%；所述的缓蚀剂为钼酸钠，其中钼酸钠中Na2MoO4·2H2O的质量含量≥99.0%。
2.根据权利要求1所述的水性无铬达克罗涂液，其特征在于所述的有机锰盐为乙酸锰；所述的无机锰盐为硝酸锰或氯化锰。
3.根据权利要求1所述的水性无铬达克罗涂液，其特征在于所述的润湿分散剂为醇和聚醇；所述的成型助剂为硼酸和丁二酸。
4.根据权利要求1所述的水性无铬达克罗涂液，其特征在于所述的成膜助剂为硅烷偶联剂。
5.根据权利要求4所述的水性无铬达克罗涂液，其特征在于所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH560、KH570、KH792、DL602或DL171，其纯度要求≥97.0%。
6.根据权利要求1所述的水性无铬达克罗涂液，其特征在于所述的增稠剂为纤维素醚或其衍生物。
7.根据权利要求6所述的水性无铬达克罗涂液，其特征在于所述的增稠剂为羟甲基纤维素或羟乙基纤维素。
8.一种如权利要求1-7任一所述的水性无铬达克罗涂液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）钝化A浆的制备：将锌粉、铝粉与润湿分散剂分散均匀后，加入水搅拌5-10min后，加入钝化剂和缓蚀剂进行钝化，钝化1-2h后获得钝化A浆；
2）B、C浆料的混合：将B、C浆料独立制备完成后，将B、C浆料混合，搅拌1-2h；
3）在钝化A浆中加入混合好的B、C浆料；
4）在涂液搅拌6-12h后，加入增稠剂继续搅拌，按照涂4杯调整涂料粘度至40-60s。
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