CN109971325A - 用纳米材料改性的无铬达可罗处理液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保功能型达克罗处理液领域，尤其涉及到一种纳米材料改性的无铬达克罗处理液及其制备方法和应用。按重量份数计算，该纳米材料改性的无铬达克罗处理液包括以下组分和含量：金属粉23～49份，纳米导电剂0.5～1.5份，分散剂20～40份，成膜剂6～12份，水性粘接剂15～50份。本发明的有益效果是提供的纳米材料改性的无铬达克罗处理液组分均一，无需现场复配使用，不影响污染生产环境，降低了称量和操作误差，产品品质稳定；引入水性粘接剂，使涂层具有更好的耐磨性能；纳米材料改性的无铬达克罗处理液加工后的防腐件表面涂层附着力良好，成品耐盐雾性强。

Description

用纳米材料改性的无铬达可罗处理液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及环保功能型达克罗处理液领域，尤其涉及到一种纳米材料改性的无铬达克罗处理液及其制备方法和应用。
背景技术
20世纪60年代，美国DIAMOND SHAMROCK公司针对冬天除雪剂对汽车零部件造成的严重腐蚀，发明了一种水性防腐达克罗处理液。其涂层不仅无氢脆性，更相较于传统的镀锌工艺，其耐蚀性能可提高7～10倍。特别适用于高强度受力件，涂层耐热温度达300℃；同时涂层具有高附着性、高耐候性、高渗透性等优异性能，广泛应用于汽车、家电、船舶等领域。但由于达克罗处理液中含有2％的Cr 6+，随着时代的进步，人类逐步认识到Cr 6+强毒性且对人体具有致癌作用，对农作物和微生物亦有较大毒性。Cr 6+问题目前逐步成为世界性难题，因而导致达克罗技术的推广应用逐步在各国受到限制。在此背景下，环保型的无铬水性产品，无铬化涂层正在逐步取代有铬涂层。
虽然市场上出现了无铬达克罗涂层，但通常是做成双组分或多组分，需要在生产现场复配使用，不仅污染生产环境、影响工人的生命健康，还存在称量和操作误差，导致产品品质不一，从而影响防腐产品的性能。
发明内容
针对目前存在的问题，本发明提供了一种环保型、无需复配的纳米材料改性的无铬达克罗处理液及其制备方法和应用，在保证处理液具有良好的耐盐雾性能的同时，产品使用更加方便。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种纳米材料改性的无铬达克罗处理液，按重量份数计算，该纳米材料改性的无铬达克罗处理液包括以下组分和含量：金属粉23～49份，纳米导电剂0.5～1.5份，分散剂20～40份，成膜剂6～12份，水性粘接剂15～50份。
进一步的，还包括缓蚀剂，所述缓蚀剂的含量为5～10份，进一步增强耐盐雾性能。
进一步的，金属粉为镁粉、铝粉、锌粉、铁粉中的一种或几种的混合物。
进一步的，纳米导电剂为碳纳米管、石墨烯、炭黑中的一种或几种的混合物。优选的，当纳米导电剂为碳纳米管时，碳纳米管的粒径小于50nm。
进一步的，分散剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、二丙二醇中的一种或几种的混合物。
进一步的成膜剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物。
进一步的，水性粘接剂为改性聚酰胺酰亚胺。
一种纳米材料改性的无铬达克罗处理液的制备方法，包括以下步骤：
(1)、配置A步骤，将成膜剂和水性粘接剂共混，静置1～5h；
(2)、配置B步骤，将纳米导电剂加入分散剂中，并搅拌混合均匀；
(3)、向上述步骤制备的A和B中加入金属粉，并搅拌混合均匀。
进一步的，当制备的无铬达克罗处理液中包含缓蚀剂时，在配置B步骤中，还包括向纳米导电剂和分散剂中加入缓蚀剂。
一种纳米材料改性的无铬达克罗处理液的应用，将预处理的待防腐件浸入所述纳米材料改性的无铬达克罗处理液中，离心甩干控制涂层厚度8～13μm，分段烘干，得到防腐件。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的纳米材料改性的无铬达克罗处理液的原材料不涉及任何对环境、人体有害物质，从根本上杜绝了污染源。因此，本发明的纳米材料改性的无铬达克罗处理液是一种对环境友好的新型环保涂层。
2、本发明提供的纳米材料改性的无铬达克罗处理液组分均一，无需现场复配使用，不影响污染生产环境，降低了称量和操作误差，产品品质稳定，从而保证产品的防腐性能。
3、本发明提供的水性无铬达克罗涂层，由于采用水性粘接剂，涂层硬度、附着力较传统的达克罗涂层有了较大程度的提高。而水性粘接剂的引入，导致涂层具有更好的耐磨性能。
4、本发明提供的纳米材料改性的无铬达克罗处理液的制备方法，使用整套原有达克罗封闭设备，无需更换设备和厂房，在生产过程中不产生对环境有污染的酸、碱、铬等废水和废气。
5、本发明提供的纳米材料改性的无铬达克罗处理液加工后的防腐件表面涂层附着力良好，成品耐盐雾性强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包含复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包含”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在具体实施过程中，按重量份数计算，本发明提供的纳米材料改性的无铬达克罗处理液包括以下组分和含量：金属粉23～49份，纳米导电剂0.5～1.5份，分散剂20～40份，成膜剂6～12份，水性粘接剂15～50份，在其他一些实施例中，还包括缓蚀剂5～10份。
其中，金属粉为镁粉、铝粉、锌粉、铁粉中的一种或几种的混合物，优选为金属锌粉和/或金属铝粉。纳米导电剂为碳纳米管、石墨烯、炭黑中的一种或几种的混合物，优选粒径小于50μm的碳纳米管。分散剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、二丙二醇中的一种或几种的混合物，醇类优选乙二醇或丙二醇，聚醇优选聚乙二醇。成膜剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物，优选KH-560或KH-580硅烷偶联剂。
需要说明的是，本发明提供的水性粘接剂为改性聚酰胺酰亚胺、聚丙烯酸酯中的一种或几种的混合物，优选聚酰胺酰亚胺，即由酰亚胺环与酰胺键有规则交替排列的一类聚合物。
实施例一：
1、用电子天平称取片状锌粉20.8g、片状铝粉5.2g，偶联剂KH-560 10 g、乙二醇10g，聚乙二醇30g，聚酰胺酰亚胺15g，碳纳米管0.5g；
2、将偶联剂KH-560缓慢滴加到改性聚酰胺酰亚胺中，混合均匀后放入共混机中共混，静置2h，制得A部；
3、将乙二醇和聚乙二醇混合，搅拌均匀，再加入碳纳米管，通过高速分散机1000rpm处理1h，制得B部；
4、向片状锌粉和片状铝粉中分别加入B部和A部，开启高速分散机1500 rpm处理1h，制得Ⅰ号无铬达克罗处理液。
5、将预处理的螺丝浸泡在Ⅰ号无铬达克罗处理液中，离心甩干后控制涂层厚度12μm，在烘箱中100℃下烘烤10分钟，再升温到190℃烘烤10分钟,最后升温到290℃烘烤20分钟，制得Ⅰ号螺丝。
实施例二：
1、用电子天平称取片状锌粉34g，偶联剂KH-560 10g、乙二醇40g，聚酰胺酰亚胺20g，碳纳米管1g，磷酸盐缓蚀剂5g；
2、将偶联剂KH-560与磷酸盐缓蚀剂混合配制成混合溶液，均匀滴加到聚酰胺酰亚胺中，然后高速分散0.5h后静置2h，制得A部；
3、向乙二醇中加入碳纳米管，通过高速分散机1200rpm处理1h，制得 B部；
4、向片状锌粉中分别加入B部和A部，开启高速分散机1200rpm处理1 h，制得Ⅱ号无铬达克罗处理液。
5、将预处理的螺丝浸泡在Ⅱ号无铬达克罗处理液中，离心甩干后控制涂层厚度10μm，在烘箱中98℃下烘烤10分钟，再升温到198℃烘烤10分钟，最后升温到290℃烘烤20分钟，制得Ⅱ号螺丝。
实施例三：
1、用电子天平称取片状锌粉34g，偶联剂KH-560 10g、乙二醇40g，聚酰胺酰亚胺20g，碳纳米管1g，磷酸盐缓蚀剂5g；
2、将偶联剂KH-560与磷酸盐缓蚀剂混合配制成混合溶液，均匀滴加到聚酰胺酰亚胺中，然后高速分散0.5h后静置2h，制得A部；
3、向乙二醇中加入碳纳米管，通过高速分散机1200rpm处理1h，制得 B部；
4、向片状锌粉中分别加入B部和A部，开启高速分散机1200rpm处理1 h，制得Ⅲ号无铬达克罗处理液。
5、将预处理的螺丝浸泡在Ⅲ号无铬达克罗处理液中，离心甩干后控制涂层厚度8μm，在烘箱中98℃下烘烤10分钟，再升温到198℃烘烤10分钟，最后升温到295℃烘烤20分钟，制得Ⅲ号螺丝。
处理后的螺丝性能测试:
将上述Ⅰ～Ⅲ号螺丝分别进行附着力测试和耐盐雾测试，具体步骤如下：
附着力测试采用划圈法，划圈法所采用的附着力测定仪是按照划痕范围内的漆膜完整程度进行评定，以级表示。是按照制备好的马口铁板固定在测定仪上，为确保划透漆膜，酌情添加砝码，按顺时针方向，以80～100r/min均匀摇动摇柄，以圆滚线划痕，标准圆长7.5cm，取出样板，评级。实验中需要注意以下几点：
(a)测定仪的针头必须保持锐利，否则无法分清1，2级的分别，应在测定前先用手指触摸感觉是否锋利，或在测定若干块试板后酌情理换。
(b)先试着刻划几圈，划痕应刚好划透漆膜，若未露底板，酌情添加砝码；但不要加得过多，以免加大阻力，磨损针头。
(c)评级时可以7级(最内层)开始评定，也可以1级(最外圈)评级，按顺序检查各部位的漆膜完整程度，如某一部位的格子有705以上完好，则认为该部位是完好的，否则认为坏损。例如，部位1漆膜完好，附着力最佳，定为1级；部位1漆膜坏损而部位2完好的，附着力次之定为2级。依据类推， 7级附着力最差。
耐盐雾测试采用中性盐雾试验，采用5％的氯化钠溶液，溶液pH值为 6.2～7.2之间，溶液温度35℃，将上述Ⅰ～Ⅲ号螺丝分别放入测试仪器中，静置观察，从开始喷雾氯化钠溶液至防腐件上出现轻微的红锈止，该时间即为对应防腐件的耐盐雾性能。
测试结果如下：
1、Ⅰ～Ⅲ号螺丝附着力均为1级，表明本发明提供的无铬达克罗处理液处理后，涂层在防腐件具有优秀的附着力性能。
2、Ⅰ号螺丝的耐盐雾780h，Ⅱ号螺丝耐盐雾1200h，Ⅲ号螺丝耐盐雾 1800h。
实验结果表明，本发明提供的无铬达克罗处理液处理后的防腐件具有优秀的附着力性能和耐盐雾性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米材料改性的无铬达克罗处理液，其特征在于，按重量份数计算，该纳米材料改性的无铬达克罗处理液包括以下组分和含量：金属粉23～49份，纳米导电剂0.5～1.5份，分散剂20～40份，成膜剂6～12份，水性粘接剂15～50份。
2.根据权利要求1所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液，其特征在于，还包括缓蚀剂，所述缓蚀剂的含量为5～10份。
3.根据权利要求1或2所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液，其特征在于，所述金属粉为镁粉、铝粉、锌粉、铁粉中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液，其特征在于，所述纳米导电剂为碳纳米管、石墨烯、炭黑中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液，其特征在于，所述分散剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、二丙二醇中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液，其特征在于，所述成膜剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液，其特征在于，所述水性粘接剂为水性聚酰胺酰亚胺。
8.一种如权利要求1或2所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、配置A步骤，将所述成膜剂和所述水性粘接剂共混，静置1～5h；
(2)、配置B步骤，将所述纳米导电剂加入所述分散剂中，并搅拌混合均匀；
(3)、向上述步骤制备的A和B中加入金属粉，并搅拌混合均匀。
9.根据权利要求8所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液的制备方法，其特征在于，当所述纳米材料改性的无铬达克罗处理液包含缓蚀剂，在配置B步骤中，还包括向所述纳米导电剂和所述分散剂中加入缓蚀剂。
10.一种如权利要求1或2所述的纳米材料改性的无铬达克罗处理液的应用，其特征在于，将预处理的待防腐件浸入所述纳米材料改性的无铬达克罗处理液中，离心甩干控制涂层厚度8～13μm，分段烘干，得到防腐件。
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