CN103866306B - 一种新型、环保高分子陶化液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明涉及一种用于金属表面进行陶化处理的陶化剂，特别是该类陶化剂的配方及复配方法。该发明</b><b>公开了一种新型、环保的高分子陶化液，其组成由下述原料复配而成：</b><b>钛锆化合物</b><b>10-20</b><b>份，氟化物</b><b>2-5</b><b>份，水性高分子树脂</b><b>3-10</b><b>份，</b><b>二氯氧化锆（钛）</b><b>1-5</b><b>份，有机酸</b><b>2-5</b><b>份，表面润湿剂</b><b>0-2</b><b>份，</b><b>水</b><b>55-75</b><b>份。</b><b>通过本工艺配置成的陶化液稳定性好、成膜性好，无需用到磷酸盐、重金属等物质，对环境更加环保。该陶化液容易在钢铁、锌和铝材表面形成一层致密的陶化层，适合于常温的喷淋和浸泡处理，无需加热设备，节约能源、易于生产。</b>

Description

一种新型、环保高分子陶化液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于金属表面进行陶化处理的陶化剂，特别是该类陶化剂的配方及复配方法。

背景技术

钢铁在进行涂装前通常需要进行前处理，包括除油、除锈等工艺，化学前处理方法通常还要在钢铁的表面形成一层化学转化膜，该转化膜既有一定的防腐能力，可以避免零件在喷涂前短暂的时间内返锈，也可以增加零件表面的粗糙度，增强涂料与基底的结合力。目前大部分采用的是磷化工艺，其加入的磷化剂可以在金属表面形成一层磷化膜。磷化剂中常用的含磷化合物多为磷酸，例如中国专利CN1422980A，CN1434150A，CN1401820A，CN1043962A，CN1144278A等。这些磷化液中主要成分（含磷化合物）会导致水的富营养化，对环境有较大危害，因此其排放带来很大问题，如果直接排放，将会严重污染环境，对水中生物及人类生活产生巨大危害。随着环保不断推进，新型无磷转化膜（陶化膜）正在悄然取代传统的磷化膜。新型陶化液主要分为锆系、锆钛系、硅烷系、锆硅烷系等无磷金属表面处理剂，可部分替代磷化液。其主要原料为氟锆酸盐，硅烷偶联剂等。该新型转化膜是由无定形态ZrO ₂ 组成的，其形成的纳米涂层取代传统的结晶型磷化保护层，与金属表面和随后的油漆涂层之间有良好的附着力，耐腐蚀性能优良。新型陶化液基本满足工业化的应用要求，但是由于形成的涂层为无机纳米材料，与金属表面的结合力较弱。因此，新型陶化液在金属表面的结合力、表面成膜性能等方面仍然有改善的空间。

发明内容

本发明目的是为了提高陶化液的成膜性、增强涂层与金属之间的结合力。提供一种工艺简单，陶化膜致密，防锈效果好，成膜性强的环保型陶化液及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种新型、高分子陶化液，其组成由下述原料复配而成：钛锆化合物10-20份，氟化物2-5份，水性高分子树脂3-10份，二氯氧化锆（钛）1-5份，有机酸2-5份，表面润湿剂0-2份，水55-75份。

本发明还提供一种制备上述陶化液的方法，其步骤如下：

一、按比例称取各种原料；

二、在其2/3需水量中加入称取的钛锆化合物，搅拌至溶解；

三、在步骤二制得的溶液中加入氟化物搅拌至溶解；

四、在步骤三制得的溶液中加入水性高分子树脂搅拌至溶解；

五、在步骤四制得的溶液中加入二氯氧化锆（钛）至溶解；

六、在步骤五制得的溶液中加入小分子有机酸，搅拌至溶解；

七、在步骤六制得的溶液中加入表面润湿剂，搅拌至溶解；

八、在步骤五制得的溶液中加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：通过该工艺制备的陶化液稳定性好，在钢铁、锌和铝的表面上形成的陶化层更加均匀；与材料表面的结合能力更强，不含磷酸盐等环境污染物，更加绿色环保。该技术方案制备的陶化液适合常温喷淋和浸泡处理，工艺简单，易于操作，且成本较低，适于推广应用。

具体实施方式

一种陶化液，其质量组成为：钛锆化合物10-20份，氟化物2-5份，水性高分子树脂3-10份，二氯氧化锆（钛）1-5份，小分子有机酸2-5份，水55-75份。

该陶化液的最佳组成（质量分数）为：钛锆化合物12-16份，氟化物3-4份，水性高分子树脂3-5份，二氯氧化锆（钛）1-3份，小分子有机酸3-4份，非离子表面活性剂0.1-0.5份，水65-75份。本发明使用的钛锆化合物可以是：氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟钛酸等中的一种，或者多种；氟化物可以是氢氟酸、氟化钠、氟化钾、氟化铵等中的一种或多种；水性高分子树脂可以是：丙烯酸和马来酸酐的共聚物、丙烯酸衣康酸的共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠等中的一种或多种；小分子有机酸可以是甲酸、乙酸、丙酸、马来酸、丙烯酸、衣康酸等中的一种或多种；表面润湿剂可以是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、拉开粉等中的一种或多种。

制备上述陶化液的方法如下：

一、按比例称取各种原料；

二、在其2/3需水量中加入称取的钛锆化合物，搅拌至溶解；

三、在步骤二制得的溶液中加入氟化物搅拌至溶解；

四、在步骤三制得的溶液中加入水性高分子树脂搅拌至溶解；

五、在步骤四制得的溶液中加入二氯氧化锆（钛）至溶解；

六、在步骤五制得的溶液中加入小分子有机酸，搅拌至溶解；

七、在步骤六制得的溶液中加入非离子表面活性剂，搅拌至溶解；

八、在步骤五制得的溶液中加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。

为了便于熟悉该类陶化液的制备，现结合实施例对本发明进行详细描述：

实施例1

一种陶化液的制备方法，其步骤如下：

1）称取氟锆酸7份，氟锆酸钠9份，氟化钾4份，聚丙烯酸6份，二氯氧化锆3份，甲酸2份，丙烯酸1份，月桂醇聚氧乙烯醚0.2份，水67.8份；

2）在40份水中加入7份氟锆酸搅拌至充分溶解；

3）在步骤2中加入9份氟锆酸钠搅拌至充分溶解；

4）在步骤3中加入4份氟化钾搅拌至充分溶解；

5）在步骤4中加入2份甲酸、1份丙烯酸搅拌至溶解；

6）在步骤5中加入6份聚丙烯酸搅拌至充分溶解；

7）在步骤6中加入3份二氯氧化锆搅拌至充分溶解；

8）在步骤7中加入0.2份的月桂醇聚氧乙烯醚搅拌至溶解；

9）在步骤8中加入27.8份水搅拌至混合均匀即可。

实施例2

一种陶化液的制备方法，其步骤如下：

1）称取氟钛酸5份，氟钛酸钾10份，氟化钠4份，聚丙烯酸7份，二氯氧化锆2份，醋酸3份，水69份；

2）在40份水中加入5份氟钛酸搅拌至充分溶解；

3）在步骤2中加入10份氟钛酸钾搅拌至充分溶解；

4）在步骤3中加入4份氟化钠搅拌至充分溶解；

5）在步骤4中加入3份醋酸搅拌至溶解；

6）在步骤5中加入7份聚丙烯酸搅拌至充分溶解；

7）在步骤6中加入2份二氯氧化锆搅拌至充分溶解；

8）在步骤7中加入29份水搅拌至混合均匀即可。

实施例3

一种陶化液的制备方法，其步骤如下：

1）称取氟锆酸12份，氟化铵4份，丙烯酸衣康酸的共聚物6份，二氯氧化锆3份，烷基酚聚氧乙烯醚0.2份，水74.8份；

2）在45份水中加入12份氟锆酸搅拌至充分溶解；

3）在步骤2中加入4份氟化铵搅拌至充分溶解；

4）在步骤3中加入6份丙烯酸衣康酸的共聚物搅拌至充分溶解；

5）在步骤4中加入3份二氯氧化锆搅拌至充分溶解；

6）在步骤5中加入0.2份烷基酚聚氧乙烯醚搅拌至充分溶解

7）在步骤6中加入29.8份水搅拌至混合均匀即可。

实施例4

一种陶化液的制备方法，其步骤如下：

1）称取氟钛酸钠15份，氢氟酸3份，聚丙烯酸钠7份，二氯氧化锆2份，马来酸1份，醋酸2份，丙烯酸2份，水68份；

2）40份水中加入3份氢氟酸搅拌至充分溶解；

3）在步骤2中加入15份氟钛酸钠搅拌至充分溶解；

4）在步骤3中加入1份马来酸、2份醋酸、2份丙烯酸搅拌至溶解；

5）在步骤4中加入7份聚丙烯酸钠搅拌至充分溶解；

6）在步骤5中加入2份二氯氧化锆搅拌至充分溶解；

7）在步骤6中加入28份水搅拌至混合均匀即可。

Claims (3)

1.一种新型、环保高分子陶化液，其组成由下述原料复配而成：钛化合物/锆化合物10-20份，氟化物2-5份，水性高分子树脂3-10份，二氯氧化锆/二氯氧化钛1-5份，小分子有机酸2-5份，表面润湿剂0-2份，水55-75份；其中，钛化合物/锆化合物是氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟钛酸中的一种或多种，氟化物是氢氟酸、氟化钠、氟化钾、氟化铵中的一种或多种；水性高分子树脂是丙烯酸和马来酸酐的共聚物、丙烯酸衣康酸的共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠中的一种或多种；小分子有机酸是甲酸、乙酸、丙酸、马来酸、丙烯酸、衣康酸中的一种或多种；表面润湿剂是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、拉开粉中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的新型、环保高分子陶化液，其特征在于，所述新型高分子陶化液由下述原料复配而成：钛化合物/锆化合物12-16份，氟化物3-4份，水性高分子树脂3-5份，二氯氧化锆/二氯氧化钛1-3份，小分子有机酸3-4份，表面润湿剂0.1-0.5份，水65-75份。

3.一种制备权利要求1所述新型、环保高分子陶化液的方法，其步骤如下：

一、按比例称取各种原料；

二、在其2/3需水量中加入称取的钛化合物/锆化合物，搅拌至溶解；

三、在步骤二制得的溶液中加入氟化物搅拌至溶解；

四、在步骤三制得的溶液中加入水性高分子树脂搅拌至溶解；

五、在步骤四制得的溶液中加入二氯氧化锆/二氯氧化钛至溶解；

六、在步骤五制得的溶液中加入小分子有机酸，搅拌至溶解；

七、在步骤六制得的溶液中加入表面润湿剂，搅拌至溶解；

八、在步骤五制得的溶液中加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。