CN112778862A - 一种金属专用油漆前处理剂及其制备方法 - Google Patents

一种金属专用油漆前处理剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属涂装领域，尤其涉及一种金属专用油漆前处理剂及其制备方法。所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂30‑65份、溶剂25‑50份、单柠酸5‑20份、柠檬酸2‑10份、成膜剂0.2‑1份、消泡剂0.5‑1.5份。本发明提供的金属专用油漆前处理剂可以省略水洗、脱脂等工序，无需专用浸泡或喷淋槽等相关设备，节省时间、空间及经济成本，还有良好的裸膜防锈性，并且可以很好的提高油漆在金属工件上的附着力。

Description

一种金属专用油漆前处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属涂装领域，尤其涉及一种金属专用油漆前处理剂及其制备方法。
背景技术
在金属表面涂覆油漆是一种广泛的防腐方法，但在金属涂覆油漆前对金属表面进行前处理工艺是必不可少的一个工艺步骤，它的作用是在被保护的金属工件上建立一个能够接纳非金属保护层，使其对油漆膜具有良好的附着力，以便二者更牢固的粘附在一起，从而提高涂层的防腐性。
目前，对金属表面进行前处理工艺使用比较广泛的是磷化技术，但是磷化技术中的转化膜处理液都含有铬酸盐或磷酸盐，这对环境造成了严重污染，而后，又发展了一些非磷化工艺，专利CN 110029341 A公开了一种金属涂装前处理的面水洗硅烷处理剂在金属表面形成硅烷薄膜，但是这种方法还需要对金属工件表面进行除油、脱脂、水洗等处理工序，这些工序需要专用浸泡或喷淋槽等相关设备，并且还会产生一定量的废水。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂30-65份、溶剂25-50份、单柠酸5-20份、柠檬酸2-10份、成膜剂0.2-1份、消泡剂0.5-1.5份。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述溶剂包括醇溶剂。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、环己醇、乙二醇中的至少一种。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述溶剂还包括非质子溶剂。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述非质子溶剂的重量为溶剂重量的20-35％。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述成膜剂为伊士曼OE300、伊士曼Texanol、伊士曼成膜助剂Velate 36中的至少一种。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述消泡剂中含气相二氧化硅。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
本发明的第二个方面提供了一种金属专用油漆前处理剂的制备方法，所述金属专用油漆前处理剂的制备方法为：将溶剂、单柠酸、柠檬酸、混合均匀，然后加入耐酸性树脂混合均匀，最后加入成膜剂和消泡剂混合均匀即可得到金属专用油漆前处理剂。
本发明具有下述有益效果：
1.本发明提供的金属专用油漆前处理剂可以省略水洗、脱脂等工序，无需专用浸泡或喷淋槽等相关设备，节省时间、空间及经济成本。
2.在对金属工件进行喷涂油漆时，无需配备专用涂装前处理设备和工位；
3.本发明提供的金属专用油漆前处理剂在使用过程中不产生废水和废渣，绿色环保；
4.本发明的金属专用油漆前处理剂气味小、耐候性好，对金属表面有极好的附着力；
5.本发明的金属专用油漆前处理具有很好的防锈功能。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本发明中提供的任何定义不一致，则以本发明中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本发明的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
本发明的第一个方面提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂30-65份、溶剂25-50份、单柠酸5-20份、柠檬酸2-10份、成膜剂0.2-1份、消泡剂0.5-1.5份。
在一种优选的实施方式中，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂40-55份、溶剂30-40份、单柠酸8-14份、柠檬酸4-7份、成膜剂0.4-0.8份、消泡剂0.8-1.2份。
在一种优选的实施方式中，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂46份、溶剂35份、单柠酸11份、柠檬酸6份、成膜剂46份、消泡剂1份。
耐酸性树脂
在一种实施方式中，所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂。
在一种优选的实施方式中，所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂。
在一种实施方式中，所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为45-60％；进一步优选的，所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为50％。
在一种实施方式中，所述超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团。
在本发明中使用超支化改性水性丙烯酸树脂使得处理剂具有良好的耐腐蚀性和附着力。
溶剂
在一种实施方式中，所述溶剂包括醇溶剂。
在一种实施方式中，所述醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、环己醇、乙二醇中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为(3-5)：1；进一步优选的，所述乙醇和异丙醇的重量比为4：1。
申请人发现，在本发明体系中使用一定比例的乙醇和异丙醇，可以很好的增加水性丙烯酸树脂在体系中的溶解性，使得本发明的前处理剂在基材上具有良好的成膜性能，使得油漆能够更好的附着在基材上。
在一种实施方式中，所述溶剂还包括非质子溶剂。
在一种实施方式中，所述非质子溶剂的重量为溶剂重量的20-35％；进一步优选的，所述非质子溶剂的重量为溶剂重量28％。
在一种优选的实施方式中，所述非质子溶剂为非质子极性溶剂。
在一种实施方式中，所述非质子极性溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、吡啶中的至少一种；进一步优选的，所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
申请人发现，在本发明体系中加入非质子极性溶剂尤其是N,N-二甲基甲酰胺时，可是使得前处理剂的性能更好，可能是因为乙醇和异丙醇都属于极性溶剂，非质子极性溶剂更够更好的与乙醇和异丙醇作用。N,N-二甲基甲酰胺不但可以增加是一种有机化合物，分子式为C3H7NO，为无色透明液体，既是一种用途极广的化工原料，也是一种用途很广的优良的溶剂，并且因为单柠酸和柠檬酸的存在，使得体系中具有H+，H+会与N,N-二甲基甲酰胺中的酰胺基团发生氢键的作用，增加了超支化改性水性丙烯酸树脂形成胶团的趋势，胶团能够很好附着的基材上形成一层保护膜，并且其在金属热轧板上的附着力更好，可能是因为热轧板表面具有一定的粗糙度，超支化改性水性丙烯酸树脂的许多支链能够更好的使得前处理剂在具有一定的粗糙度上的热轧板表面形成膜，一定量的N,N-二甲基甲酰胺与乙醇和异丙醇相互作用后，使得膜的形成速度增加，连续性较好。
单柠酸
单宁酸是一种生物表面活性剂，具有很强的生物和药理活性，在医药、食品、化工等方面具有广泛的应用。
单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
柠檬酸
柠檬酸是较常见且容易生物降解的有机酸。
柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
成膜剂
在一种实施方式中，所述成膜剂为伊士曼OE300、伊士曼Texanol、伊士曼成膜助剂Velate 36中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述成膜剂为伊士曼OE300、伊士曼Texanol中的至少一种；进一步优选的，所述成膜剂为伊士曼OE300。
申请人发现，在本发明体系中使用伊士曼OE300使得前处理剂的性能更好。
消泡剂
因为N,N-二甲基甲酰胺与乙醇和异丙醇相互作用进入膜内部的时候，这个过程中体系更容易产生气泡，影响膜的连续性，所以在本发明体系中添加消泡剂。
在一种实施方式中，所述消泡剂中含气相二氧化硅。
在一种实施方式中，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
在一种实施方式中，所述消泡剂为TEGO Foamex 810。
申请人意外发现，消泡剂的加入可以增加裸膜耐蚀性，可能是因为TEGO Foamex810中的气相二氧化硅的容易与N,N-二甲基甲酰胺与乙醇和异丙醇相互作用形成氢键，起到稳定消除泡作用，增加了膜的连续性，减少了介质中腐蚀粒子进入膜内部的机会，尤其在具有一定的粗糙度上的热轧板表面形成裸膜耐蚀性更好，可能是气相二氧化硅与超支化改性水性丙烯酸树脂相互作用，在其表面形成的膜的性能更好。
以下给出本发明的几个具体实施例，但本发明不受实施例的限制。
另外，如果没有特殊说明，本发明中的原料均可由市售得到。
实施例
实施例1
本发明的实施例1具体提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂40份、溶剂30份、单柠酸8份、柠檬酸4份、成膜剂0.4份、消泡剂0.8份；
所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂；所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为45％；
所述溶剂包括醇溶剂；所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为3：1；所述溶剂还包括非质子溶剂；所述非质子溶剂的重量为溶剂重量的20％；所述非质子溶剂为非质子极性溶剂；所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述成膜剂为伊士曼OE300；
所述消泡剂中含气相二氧化硅；所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物；所述消泡剂为TEGO Foamex 810。
超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
实施例2
本发明的实施例2具体提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂55份、溶剂40份、单柠酸14份、柠檬酸7份、成膜剂0.8份、消泡剂1.2份；
所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂；所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为60％；
所述溶剂包括醇溶剂；所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为5：1；所述溶剂还包括非质子溶剂；所述非质子溶剂的重量为溶剂重量的35％；所述非质子溶剂为非质子极性溶剂；所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述成膜剂为伊士曼OE300；
所述消泡剂中含气相二氧化硅；所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物；所述消泡剂为TEGO Foamex 810。
超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
实施例3
本发明的实施例3具体提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂46份、溶剂35份、单柠酸11份、柠檬酸6份、成膜剂46份、消泡剂1份；
所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂；所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为50％；
所述溶剂包括醇溶剂；所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为4：1；所述溶剂还包括非质子溶剂；所述非质子溶剂的重量为溶剂重量28％；所述非质子溶剂为非质子极性溶剂；所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述成膜剂为伊士曼OE300；
所述消泡剂中含气相二氧化硅；所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物；所述消泡剂为TEGO Foamex 810。
超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
实施例4
本发明的实施例4具体提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂46份、溶剂35份、单柠酸11份、柠檬酸6份、成膜剂46份、消泡剂1份；
所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂；所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为50％；
所述溶剂包括醇溶剂；所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为4：1；
所述成膜剂为伊士曼OE300；
所述消泡剂中含气相二氧化硅；所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物；所述消泡剂为TEGO Foamex 810。
超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
实施例5
本发明的实施例5具体提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂46份、溶剂35份、单柠酸11份、柠檬酸6份、成膜剂46份、消泡剂1份；
所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂；所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为50％；
所述溶剂包括醇溶剂；所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为4：1；所述溶剂还包括非质子溶剂；所述非质子溶剂的重量为溶剂重量28％；所述非质子溶剂为非质子极性溶剂；所述非质子极性溶剂为丙酮；
所述成膜剂为伊士曼OE300；
所述消泡剂中含气相二氧化硅；所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物；所述消泡剂为TEGO Foamex 810。
超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
实施例6
本发明的实施例6具体提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂46份、溶剂35份、单柠酸11份、柠檬酸6份、成膜剂46份、消泡剂1份；
所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂；所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为50％；
所述溶剂包括醇溶剂；所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为4：1；所述溶剂还包括非质子溶剂；所述非质子溶剂的重量为溶剂重量28％；所述非质子溶剂为非质子极性溶剂；所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述成膜剂为伊士曼OE300；
所述消泡剂为TEGO Airex 900。
超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
实施例7
本发明的实施例7具体提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂46份、溶剂35份、单柠酸11份、柠檬酸6份、成膜剂46份、消泡剂1份；
所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂；所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为50％；
所述溶剂包括醇溶剂；所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为4：1；所述溶剂还包括非质子溶剂；所述非质子溶剂的重量为溶剂重量28％；所述非质子溶剂为非质子极性溶剂；所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述成膜剂为伊士曼OE300；
所述消泡剂为
Figure BDA0002889880470000081
Antifoam MR 1015。
超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
实施例8
本发明的实施例8具体提供了一种金属专用油漆前处理剂，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂46份、溶剂35份、单柠酸11份、柠檬酸6份、成膜剂46份、消泡剂1份；
所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂；所述水性丙烯酸树脂为超支化改性水性丙烯酸树脂；所述超支化改性水性丙烯酸树脂的固含量为50％；
所述溶剂包括醇溶剂；所述醇溶剂为乙醇和异丙醇；所述乙醇和异丙醇的重量比为4：1；所述溶剂还包括非质子溶剂；所述非质子溶剂的重量为溶剂重量28％；所述非质子溶剂为非质子极性溶剂；所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述成膜剂为伊士曼OE300；
所述消泡剂为TEGO Airex 920。
超支化改性水性丙烯酸树脂购自澳大利亚TGA集团；单宁酸采购于成都市科龙化工试剂厂；柠檬酸采购于成都市科龙化工试剂厂。
性能测试
(一)前处理与喷漆：将金属钢板试件(为经处理的热轧板)用实施例制得的前处理剂对金属钢板试件进行空气喷涂，涂装面积为35m2/kg喷涂后放置在通风良好的地方晾干，待成膜后喷涂丙烯聚酯底漆(漆膜厚度：10μm)和丙烯酸面漆(漆膜厚度：5μm)。
(二)试验方法：
(1)裸膜耐蚀试验：
对经过处理的金属钢板试件，进行裸膜防锈试验(25℃，101KPa，相对湿度70～75％)测定。评价标准：140h锈蚀率不超过5％，为1级；140h锈蚀率大于5％，小于10％，为2级；140h锈蚀率大于等于10％，为3级。
(2)一次附着力试验(百格法)：对经过(一)处理后的金属钢板试件，通过切割机在金属钢板试件板上进行切割，切割深度以达到金属钢板试件材料为止，形成100个1mm的四方网格后，通过玻璃纸胶进行剥离，通过未脱落的涂膜个数站总网格个数的百分比对漆的附着力进行评价，百分比越大，说明附着力越大。
(3)二次附着力试验(百格法)：将一次附着力试验后的金属钢板试件板在沸腾的水中浸渍两个小时后，进行与一次附着力相同的评价。
测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002889880470000101
从表1的测试结果可知：本发明提供的金属专用油漆前处理剂具有良好的裸膜防锈性，并且可以很好的提高油漆在金属工件上的附着力。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述前处理剂包括，按重量份计，耐酸性树脂30-65份、溶剂25-50份、单柠酸5-20份、柠檬酸2-10份、成膜剂0.2-1份、消泡剂0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述耐酸性树脂为水性丙烯酸树脂。
3.根据权利要求1所述的一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述溶剂包括醇溶剂。
4.根据权利要求3所述的一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、环己醇、乙二醇中的至少一种。
5.根据权利要求3或4所述的一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述溶剂还包括非质子溶剂。
6.根据权利要求5所述的一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述非质子溶剂的重量为溶剂重量的20-35％。
7.根据权利要求1所述的一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述成膜剂为伊士曼OE300、伊士曼Texanol、伊士曼成膜助剂Velate 36中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述消泡剂中含气相二氧化硅。
9.根据权利要求1或8所述的一种金属专用油漆前处理剂，其特征在于，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种金属专用油漆前处理剂的制备方法，其特征在于，所述金属专用油漆前处理剂的制备方法为：将溶剂、单柠酸、柠檬酸、混合均匀，然后加入耐酸性树脂混合均匀，最后加入成膜剂和消泡剂混合均匀即可得到金属专用油漆前处理剂。
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