[發明專利]一種從源頭消除重金屬鉻和VOCs污染的復合涂層及制備方法

有效

• 申請號: 202010076541.8
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111218172B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 張凱;楊仕超;馬揚
• 申請（專利權）人: 廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司
• 主分類號: C23C22/34
• 分類號: C23C22/34;C09D127/12;C09D5/03;C09D5/08;C09D1/00;C09D7/63;C23C26/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波

本發明公開了一種從源頭消除鉻和VOCs污染的復合涂層，包括轉化膜層和涂料面層：所述的轉化膜層使用表面預處理液制成，所述的表面預處理液包含以下組分：分子中具有芳香環和至少兩個酚羥基的有機化合物A或其水合物；含鋯和/或鈦、氟元素的離子化合物B；含氟化錳的混合溶液C；含鉀離子或鈉離子的無機鹽D；所述的涂料面層為FEVE型氟碳粉末涂料層。該復合涂層具有優良的耐沖擊、耐候性、耐化學試劑性能，并且實現了同時從源頭消除重金屬鉻和VOCs的污染問題，綠色環保。本發明還公開了該復合涂層的制備方法。

技術領域

本發明屬于重金屬和大氣污染治理的科學技術領域，具體涉及一種從源頭消除重金屬鉻和VOCs污染的復合涂層及制備方法。

背景技術

重金屬鉻，特別是六價鉻，是一種劇毒污染物。美國國家毒物管理局通過實驗得出，含有六價鉻的飲用水會導致實驗鼠罹患癌癥。另一項研究也顯示：①長期接觸六價鉻的工人更容易患胃癌；②在胎兒和嬰幼兒發育關鍵期接觸到六價鉻，哪怕是微量，也會造成比成年人接觸大量六價鉻更加嚴重的危害；③吸入空氣中的六價鉻能導致肺癌。由于六價鉻的危害性極大，因而引起了全世界對治理鉻污染的高度重視。

目前，世界各國對重金屬污染的治理方法大致包括化學治理、工程治理、生物治理和農業治理法四種措施，但這些方法都屬于“先污染，后治理”的模式。然而，歷史的教訓告訴人們，這種模式需要付出高昂的成本，且很多污染造成的后果都是無法徹底消除的。

六價鉻的污染源主要來自于工業生產中的金屬加工、電鍍領域，還包括其他各種工業生產中產生的廢渣。例如，鋁材是世界上產量最大的金屬材料之一。在鋁及鋁合金制品的生產過程中，為了提高耐磨、耐腐蝕性，需要對金屬進行表面處理。傳統的處理方法是在鋁和鋁合金的表面上鍍上一層作為中間層的鉻酸鹽轉化膜，稱為預處理，然后在形成的鉻酸鹽轉化膜的表面上噴涂上涂料。

鉻酸鹽轉化膜為經鉻酸鹽轉化處理的工件生成的鈍態含鉻保護膜，成膜后能有效提高鋁和鋁合金表面的耐磨性、耐熱性、電阻性和表面涂料附著力。

然而，鋁金屬表面鉻酸鹽預處理過程中伴隨著含六價鉻的重金屬廢水的生成。每年因鋁及鋁合金生產過程而排出的含鉻廢水達一億萬噸，對環境造成污染。

為了解決鉻酸鹽轉化膜預處理技術所帶來的污染問題，“無鉻”預處理技術應運而生。

加拿大專利申請CA1098253A采用鋯或鈦或其混合物與磷酸鹽或可利用的氟化物制備一種透明的無鉻預處理膜，但該預處理膜的穩定性不足，在經受沸水浸泡2分鐘后變黑。中國專利CN106086857B采用鉬酸鉀/或鈉與單寧酸、氟鈦酸、硼含氧酸或硅含氧酸、乙二酸四乙酸二鈉及表面活性劑協同作用在鋁系金屬表面制備了協同優化型無鉻轉化膜。美國專利申請US5298092A公開了鋁基板的無鉻氧化物涂層，在堿性條件下于金屬基體上，利用一種可溶的鈷-Ⅲ六配位配合物制備鈷轉化膜替代鉻酸鹽膜層，金屬基體可以為鋁或鋁合金、以及Cd鍍層、Zn鍍層，Zn-Ni鍍層和鋼材等。日本專利JP4373778B2選自至少一種來源于HF、硅元素的鈦、鋯化合物與HClO₃、HBrO₃、HNO₃、HNO₂、HMnO₄、HVO₃、H₂O₂、H₂WO₄和H₂MoO₄中至少一種的結合，先對金屬表面進行蝕刻，再形成至少一種金屬元素的氧化物和/或氫氧化物層。

鋁及鋁合金表面無鉻預處理膜(YS/T 1189-2017)的出現，解決了鋁加工過程表面預處理鉻酸鹽污染問題。

除了六價鉻以外，另一項備受關注的污染與揮發性有機物(VOCs)密切相關。