[發(fā)明專利]一種免水洗金屬涂裝前處理液及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110376937.9
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113088118A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱丹青;俞威;陸海濤;陳星;倪俊剛;楊東海
• 申請（專利權(quán)）人: 上海興賽爾表面材料有限公司
• 主分類號: C09D5/08
• 分類號: C09D5/08;C09D183/08;C09D7/63
• 代理公司: 南通市永通專利事務(wù)所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

本發(fā)明公開了一種免水洗金屬涂裝前處理液及其制備方法，該處理液由水和以下主要成分組成：（1）水溶性過渡金屬化合物，（2）倍半硅氧烷水溶液，（3）有機(jī)交聯(lián)劑水性分散體，（4）水溶性緩蝕劑。該處理液不含對人體健康和環(huán)境有害的物質(zhì)，可適用于多種金屬基材。經(jīng)過處理后的金屬基材表面無需水洗，因此降低了用戶端廢液處理費(fèi)用。該處理液大幅提高了金屬基材的涂裝性及其后續(xù)的耐蝕性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬涂裝前處理液及其制備方法。

背景技術(shù)

金屬涂裝前處理通常為金屬基板和各種涂料之間提供優(yōu)秀的粘接力，并由此增強(qiáng)了涂裝后金屬材料的耐腐蝕性能。傳統(tǒng)前處理比如六價鉻(CrVI)或磷酸鹽轉(zhuǎn)換膜技術(shù)，長期成功地使用在各類涂料應(yīng)用中。但是由于這些技術(shù)涉及使用對人體和環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)，導(dǎo)致它們的使用在世界范圍內(nèi)受到嚴(yán)格監(jiān)管或禁止。

目前開發(fā)出的一系列符合環(huán)保要求的替代前處理技術(shù)已相繼得到工業(yè)應(yīng)用，氧化鋯的無機(jī)前處理和有機(jī)硅烷的前處理技術(shù)。通過噴淋和浸漬的方式，這些前處理液可在金屬表面生成具有良好涂裝性能的薄膜，其厚度從10nm到1μm不等。然而，近年來這些替代技術(shù)的缺點(diǎn)也在工業(yè)操作中顯現(xiàn)出來。經(jīng)過氧化鋯前處理液處理的碳鋼板，需要立即使用大量去離子水充分漂洗板面以除去游離氟離子(F-)，否則氧化鋯處理的板面容易發(fā)生“閃銹”。而閃銹會影響對后續(xù)涂料的粘接性。有機(jī)硅烷前處理液不含氟離子，可緩解閃銹的生成。但其缺點(diǎn)是，與不同涂料的相容性較差。

美國專利8594872公開了一種混合前處理組合物。用該溶液處理的金屬表面具有良好的涂裝性能，并且能一定程度上抑制閃銹的產(chǎn)生。然而，在潮濕的環(huán)境中，這種混合前處理液仍然不足以完全解決碳鋼的閃銹問題，從而導(dǎo)致涂料粘合能力減弱。另外，該前處理液對其它金屬基板如熱浸鍍鋅鋼(HDG)的防腐性能也不如傳統(tǒng)的磷酸鋅轉(zhuǎn)換膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種可以在金屬表面上迅速形成混合型納米涂層，有效地強(qiáng)化后續(xù)涂裝的耐蝕性和其它性能的免水洗金屬涂裝前處理液及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種免水洗金屬涂裝前處理液，由以下重量百分比的組分組成：

(1)水溶性過渡金屬化合物 0.005-0.5％

(2)倍半硅氧烷水溶液 0.005-0.5％

(3)有機(jī)交聯(lián)劑水性分散體 0.01-1％

(4)水溶性緩蝕劑 50-500ppm

余量為去離子水。

該前處理液可以廣泛使用在各種金屬基材上以提高基材的涂裝性及其后續(xù)的耐蝕性。

用于本發(fā)明的水溶性過渡金屬化合物可以是下列混合物之一：六氟鋯酸二氫鹽，六氟鈦酸二氫鹽，六氟硅酸，乙酸鋯和乙酸鈦。

用于本發(fā)明的水溶性倍半硅氧烷低聚物溶液可以是以下的一種或混合物：所述的倍半硅氧烷水溶液為含有活性有機(jī)官能團(tuán)的倍半硅氧烷低聚物為氨基的硅氧烷低聚物，氨基丙基倍半硅氧烷低聚物，甲基倍半硅氧烷低聚物和3((2-氨基乙基)氨基丙基)硅烷三醇均聚物水溶液，這些水溶液不含水解產(chǎn)生的有機(jī)揮發(fā)物質(zhì)(VOCs)?；钚缘谋栋牍柩跬榈途畚锞哂凶越宦?lián)功能，形成具有一定抗水性的致密有機(jī)-無機(jī)雜化膜。同時與金屬基板發(fā)生縮合反應(yīng)，形成對基板牢固的附著力。倍半硅氧烷代表是一類或多或少有序的三維結(jié)構(gòu)，其經(jīng)驗(yàn)公式為RSiO 3/2。倍半硅氧烷的O/Si比例為1.5，處于硅氧烷(O/Si＝1)和二氧化硅(O/Si＝2)之間。

用于本發(fā)明的有機(jī)交聯(lián)劑水性分散體可以是以下的一種：脂族多異氰酸酯，芳族多異氰酸酯，嵌段多異氰酸酯，三聚氰胺，聚氮丙啶和聚碳二亞胺。