[發明專利]一種熱鍍鋅鋼板復合水性涂裝前處理液及其制備方法

無效

• 申請號: 201110377277.2
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102534594A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王雷;安成強;劉常升;于海云;郝建軍
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: C23C22/36
• 分類號: C23C22/36
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 李樞

技術領域

本發明涉及一種熱鍍鋅鋼板涂裝前處理液及其制備方法，特別涉及一種熱鍍鋅鋼板有機和無機物復合水性涂裝前處理液及其制備方法。

背景技術

鍍鋅鋼板在低濕度環境中具有優異耐蝕性因而在工業各領域得到了廣泛的應用；但在潮濕環境中表面的金屬鋅容易發生腐蝕，所以鍍鋅鋼板經常制作成預涂層鋼板——即彩色涂層鋼板簡稱彩涂板。為了增加彩涂板的附著力和耐蝕性，在涂裝前需要對鍍鋅鋼板作前處理。為了提高耐蝕性目前普遍采用含鉻酸鹽的前處理液。隨著鉻酸鹽的污染問題日益得到重視，為使前處理液滿足綠色環保的要求，國內外已開展廣泛的前處理液無鉻化技術研究，但均未達到大規模實際應用階段；常見的無鉻化前處理液工藝中，有機前處理液耐蝕性好，但附著力和耐熱性能較差，純無機前處理液耐蝕性略差于有機前處理液；無機與有機物復合前處理液是無機分子或離子和有機分子之間的協同緩蝕和性能互補作用，能夠進一步提高前處理膜的耐蝕性能。現有的研究無機與有機物復合前處理液工藝體系中，有機組分主要集中于硅烷偶聯劑、水性樹脂和其他有機成膜物質，研究已經取得了一定的成果和進展。

有機硅烷系前處理是利用硅烷與熱鍍鋅板表面形成Si-O-Zn化學鍵和硅烷間自縮合成Si-O-Si網絡結構；對侵蝕性介質如Cl^-等起到阻擋隔離作用，來提高抗腐蝕能力，同時Si-OH健也增強了膜與高分子聚合物涂料的附著能力。但是硅烷膜強度較差容易破損，不具有自愈合能力，而且由于熱鍍鋅板表面不平整可能導致硅烷膜的厚度不均勻，在硅烷膜的破損處或膜層較薄處侵蝕性介質容易接觸熱鍍鋅板，造成熱鍍鋅板腐蝕，所以純硅烷膜的耐鹽霧腐蝕性能略差于鉻酸鹽鈍化膜。由于硅烷能夠牢固有效地粘合高分子聚合物，能夠顯著提高涂層的附著力，使得硅烷膜做為高分子聚合物涂層的前處理層具有比鉻酸鹽更優秀的附著性能。采用兩種或兩種以上的硅烷復合鈍化處理金屬表面具有很好的耐蝕性，如專利號為6,596,835B1的美國專利公布的“無鉻轉化膜”中采用雙-三乙氧基硅乙烷（BTSE）與γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-APS）混合配成處理液，耐蝕性良好，但混合硅烷中添加大量的醇從而涉及到揮發性有機物問題。

鈦鋯系鈍化處理工藝是研究較早，比較可靠，應用較廣的無鉻處理工藝；處理液主要為鈦鋯的酸或鹽、氟化物、磷酸或加入有機聚合物，如聚丙烯酸或脂，聚乙烯醇，聚乙烯吡洛烷酮等；這種工藝可以在熱鍍鋅鋼板表面形成一層耐蝕的鈍化膜，其防腐蝕能力同鉻酸鹽接近，已在市場上使用。但該鈍化液也存在鈍化液穩定性差和與表面聚合物涂層（底漆）的附著力不理想等缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種熱鍍鋅用復合水性涂裝前處理液，形成的前處理膜層耐腐蝕性能和附著力優良。

本發明的另一目的是提供一種熱鍍鋅用復合水性涂裝前處理液及其制備方法。

采用的技術方案是：

一種熱鍍鋅鋼板復合水性涂裝前處理液的成分為，按100g計量，氟鈦酸0.1~0.2g，氟鋯酸0.1~0.2g，含磷酸根物質0.1~0.3g，可溶性氟化物0.01~0.05g，硅烷A?1.5~2.5g，硅烷B?1.5~2.5g，冰乙酸0.01~0.05g，余量為水和可溶性堿，可溶性堿的含量以熱鍍鋅用復合水性涂裝前處理液的pH=3.0~3.5為準；

上述的可溶性堿選用氨水或氫氧化鈉；

上述的硅烷A選用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-APS），硅烷B選用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（γ-GPS）；

上述的含磷酸根物質為磷酸、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉或磷酸二氫銨；

上述的可溶性氟化物為氫氟酸、氟化鈉或氟化銨。

一種熱鍍鋅鋼板復合水性涂裝前處理液的制備方法，包括下述工藝步驟：

制備100g處理液，向水中加入硅烷A?1.5~2.5?g攪拌均勻后，加入冰乙酸0.01~0.05?g，攪拌均勻，再加入硅烷B?1.5~2.5?g，攪拌均勻，然后在攪拌條件下依次加入氟鈦酸0.1~0.2g、氟鋯酸0.1~0.2?g、可溶性氟化物0.01~0.05?g和含磷酸根物質0.1~0.3g，余量為水和可溶性堿，可溶性堿的含量以熱鍍鋅用復合水性涂裝前處理液的pH=3.0~3.5為準；

本發明采用水解型硅烷配制前處理液，原料中不含鉻酸鹽，配制過程中不加入醇類物質，?減輕了環境污染和揮發性有機物排量，滿足“綠色化學”和“WEES&ROHS”指令要求；形成的前處理膜層耐腐蝕性能和附著力性能優良。