專利名稱：：一種用于鍍鋅板納米改性丙烯酸樹脂乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于表面處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是提供了一種用于保護(hù)鍍鋅板納米改性丙烯酸樹脂乳液及其制備方法，適用于鍍鋅件的無鉻鈍化處理。技術(shù)背景熱鍍鋅因其耐蝕性好，價(jià)格較便宜而被廣泛應(yīng)用于航空、電力、交通、建筑、機(jī)械等行業(yè)。由于鍍鋅層在空氣中尤其是高濕熱環(huán)境中易被腐蝕形成暗灰色或白色疏松的腐蝕產(chǎn)物，直接影響了鍍鋅鋼板的外觀裝飾性和鍍層的耐蝕性，所以目前普遍采用鉻酸鹽鈍化以提高其耐蝕性能。但由于六價(jià)鉻存在嚴(yán)重的毒害和環(huán)保問題，因此人們開始把目光轉(zhuǎn)向?qū)ふ乙环N無毒或低毒的鉻酸鹽替代物，并成為當(dāng)今國內(nèi)外表面工程領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。中國專利CN1268583A發(fā)明了一種由水溶性丙烯酸酯樹脂和鉬酸鹽配制的無鉻鈍化液，但依然涉及重金屬鹽的排放問題，且采用鉬酸鹽取代鉻酸鹽的成本相對(duì)較高，耐蝕性能還有差距。國內(nèi)外許多其它的低鉻鈍化和無鉻鈍化手段獲得的膜層性能都還遠(yuǎn)低于鉻酸鹽鈍化。硅溶膠是二氧化硅膠體粒子在水中均勻擴(kuò)散形成的膠體溶液，其粒徑為1080nm,這種納米級(jí)Si02膠體微粒具有很高的化學(xué)活性和良好的聚集性，它不僅能提高聚合物的交聯(lián)密度、對(duì)膜的屏蔽性起到增強(qiáng)作用，而且在腐蝕過程中，因其表面化學(xué)活性還會(huì)產(chǎn)生對(duì)鍍鋅層具有緩蝕作用的沉積膜，因此它是一種優(yōu)良的抗蝕添加劑。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于保護(hù)鍍鋅板納米改性丙烯酸樹脂乳液及其制備方法，用于鍍鋅板的鈍化處理，實(shí)現(xiàn)了無鉻鈍化處理，提高了耐蝕性能。本發(fā)明以超分散的硅溶膠(Si02)為基礎(chǔ)，再以水性丙烯酸樹脂為成膜劑，利用納米顆粒比表面積大，鍵合穩(wěn)定性好的特點(diǎn)通過形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子聚合物，使有機(jī)網(wǎng)絡(luò)嫁接于無機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，制備了一種鍍鋅鋼板用有機(jī)/無機(jī)雜化薄膜。制備的硅溶膠改性丙烯酸樹脂乳液在成膜后呈無色，表面平整、光亮，滿足涂膜的外觀要求。本發(fā)明的納米改性丙烯酸樹脂乳液的成分為體積分?jǐn)?shù)534%的水溶性丙烯酸樹脂，體積分?jǐn)?shù)3280%納米硅溶膠，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.015%的助劑，余量為水。本發(fā)明所述的助劑為分散劑、潤濕劑或消泡劑；分散劑為TEXAPHOR3250,TEXAPHOR3112，Disperbyk-llO，Disperbyk-108，EFKA-4010中的任13種；潤濕劑為Disperbyk-180，Anti-Terra-U，Hydropalat3275中的13禾中；消泡劑包括Dehydran1620，Dehydran1208中的任一種。本發(fā)明的乳液通過浸涂的方式在鍍鋅板上形成一層耐蝕性良好的防護(hù)膜，取代了傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化工藝。本發(fā)明的制備方法如下首先將水溶性丙烯酸樹脂與水按1:13的體積比稀釋，作為基液，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.015%各種助劑(分散劑、潤濕劑、消泡劑)至該基液中，然后加入體積分?jǐn)?shù)為3280%納米硅溶膠以6001200r/min高速分散3090min，再結(jié)合高頻超聲和磁力攪拌均勻化共混60150min，制得的乳液最終納米粒子的含量為820%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，各種助劑0.015%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。其中成膜樹脂為北京東聯(lián)化工有限公司提供，固體含量60wtM的水溶性丙烯酸樹脂。納米粒子為北京飛龍馬科貿(mào)有限公司生產(chǎn)、牌號(hào)SJN-25的溶膠二氧化硅，所用助劑(潤濕劑、分散劑、消泡劑)選自漢高(Henkel)公司的TEXAPHOR3250，TEXAPHOR3112，Hydropalat3275，Dehydran1620，Dehydranl208;荷蘭埃夫卡助劑公司(EFKA)的EFKA-4010,德國畢克化學(xué)公司的Disperbyk-llO,Disperbyk-108，Disperbyk-180，Anti-Terra陽U。本發(fā)明選用水性丙烯酸樹脂乳液和納米硅溶膠為主要成分，利用納米顆粒比表面積大，鍵合穩(wěn)定性好的特點(diǎn)與水性丙烯酸樹脂交聯(lián)形成一層具有一定厚度并且納米顆粒穩(wěn)定分散的有機(jī)-無機(jī)雜化薄膜來保護(hù)鍍鋅板表面。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)。1、本法利用納米硅溶膠比表面積大、鍵合穩(wěn)定性好和水溶性丙烯酸樹脂成膜性好的特點(diǎn)通過形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子聚合物，使有機(jī)網(wǎng)絡(luò)嫁接于無機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，制備了一種鍍鋅鋼板用有機(jī)/無機(jī)雜化薄膜。該防護(hù)膜有效提高了鍍鋅鋼板的耐蝕能力。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見各實(shí)施例。2、本法所用納米硅溶膠和水性丙烯酸樹脂乳液，取材方便、價(jià)格便宜、制備方法簡單，納米成膜溶液為水基，不涉及鉻酸鹽、鉬酸鹽等重金屬物質(zhì)，做到"三無"——無毒、無污染、無排放。3、本法所形成的防護(hù)膜層為13um的無色透明層，能夠保持原有產(chǎn)品外觀與品質(zhì)，所以該課題研究成果不僅可以在鍍鋅線上應(yīng)用，還可以進(jìn)一步應(yīng)用于玻璃、木器和各種電器設(shè)備上，因此具有很高的應(yīng)用價(jià)值。4、將納米技術(shù)引入鍍鋅產(chǎn)品中，摒棄傳統(tǒng)鈍化工藝，實(shí)現(xiàn)了鍍鋅產(chǎn)品的無鉻、無毒鈍化處理的目標(biāo)，環(huán)境效應(yīng)將是非常巨大的，也具有非常良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具體實(shí)施方式1、乳液制備工藝(1)在150ml燒杯中加入51ml水和51ml水溶性丙烯酸樹脂，再加入3gHydropalat3275、L5gDehydran1620禾口3gEFKA-4010，然后加入48ml納米硅溶膠，800r/min高速分散60min，再高頻超聲30min，最后磁力攪拌均勻化共混60min，制得的乳液最終納米粒子的含量為8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，助劑含量5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。(2)在150ml燒杯中加入76ml水和25ml水溶性丙烯酸樹脂，再加入0.015gDehydran1208，然后加入48ml納米硅溶膠，600r/min高速分散30min，磁力攪拌120min，制得的乳液最終納米粒子的含量為8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，助劑含量0.01%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。2、耐蝕性能檢測(cè)(1)耐中性鹽霧性能溶液配方如表l所示，鍍鋅板經(jīng)除油、活化后，在該溶液中浸涂45s，室溫下干燥24h后，按ASTM-B117標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，采用5%NaCl溶液，pH6.57.2，溫度為35士2'C，連續(xù)噴霧，試驗(yàn)48h試樣表面無銹蝕，試驗(yàn)7211銹蝕面積小于5%。表1中性鹽霧試驗(yàn)中納米改性丙烯酸樹脂乳液配方<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(2)耐大氣腐蝕性能:溶液配方如表2所示，鍍鋅板經(jīng)除油、活化后，在該溶液中浸涂40s，14(TC烘箱干燥后，大氣中暴露時(shí)間半年以上，膜層無脫落，表面光澤度良好。說明添加的納米Si02粒子很好地提高了涂膜的耐候性。表2大氣腐蝕試驗(yàn)中納米改性丙烯酸樹脂乳液配方<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(3)耐黑變性倉l溶液配方及檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示，鍍鋅板經(jīng)除油、活化后，在該溶液中浸涂40s，12(TC烘箱干燥后，進(jìn)行醋酸鉛點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)黑點(diǎn)的平均時(shí)間達(dá)30min以上，遠(yuǎn)高于鍍鋅板〈3s的黑變時(shí)間，說明在鍍鋅板上所形成的連續(xù)涂膜對(duì)基板的保護(hù)性能非常優(yōu)異。表3黑變?cè)囼?yàn)中納米改性丙烯酸樹脂乳液配方<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種用于鍍鋅板納米改性丙烯酸樹脂乳液，其特征在于，成分為體積分?jǐn)?shù)5～34％的水溶性丙烯酸樹脂，體積分?jǐn)?shù)32～80％納米硅溶膠，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01～5％的助劑，余量為水。2、按照權(quán)利要求1所述的乳液，其特征在于，所述的助劑為分散劑、潤濕劑或消泡劑；分散劑為TEXAPHOR3250，TEXAPHOR3112，Disperbyk-110，Disperbyk-108，EFKA-4010中的任13種；潤濕劑為Disperbyk-180，Anti-Terra-U，Hydropalat3275中的13種；消泡劑包括Dehydran1620，Dehydran1208中的任一種。3、一種制備權(quán)利要求1所述納米改性丙烯酸樹脂乳液，其特征在于，制備工藝為首先將水溶性丙烯酸樹脂與水按1:13的體積比稀釋，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.015%的助劑至該基液中，然后加入體積分?jǐn)?shù)為3280%的納米硅溶膠以6001200r/min分散3090min，再結(jié)合高頻超聲和磁力攪拌均勻化共混60150min，制得的乳液最終納米粒子的含量為820質(zhì)量％，各種助劑含量0.015質(zhì)量％。4、按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的助劑為分散劑、潤濕劑或消泡劑。全文摘要一種用于保護(hù)鍍鋅板納米改性丙烯酸樹脂乳液及其制備方法，屬于表面處理
技術(shù)領(lǐng)域：
。納米改性丙烯酸樹脂乳液的成分為體積分?jǐn)?shù)5～34％的水溶性丙烯酸樹脂，體積分?jǐn)?shù)32～80％納米硅溶膠，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01～5％的助劑，余量為水。工藝為首先將水溶性丙烯酸樹脂與水按1∶1～3的體積比稀釋，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01～5％助劑至該基液中，然后加入體積分?jǐn)?shù)為32～80％納米硅溶膠以600～1200r/min分散30～90min，再結(jié)合高頻超聲和磁力攪拌均勻化共混60～150min，制得乳液。優(yōu)點(diǎn)在于，提高了鍍鋅層的耐蝕性能，成本低廉且有利于環(huán)保，可以替代傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化處理，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；適用于鍍鋅層的防蝕處理。文檔編號(hào)C23C22/05GK101126157SQ20071017530公開日2008年2月20日申請(qǐng)日期2007年9月28日優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日發(fā)明者孫華杰,麗宮,紀(jì)曉春,范成河,顧寶珊申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院