專利名稱：用于鍍鋅彩涂板的殼聚糖改性表面處理液及其制備方法
技術領域：
本發明屬于鍍鋅彩涂板表面處理技術領域，具體涉及一種用于鍍鋅彩涂板的殼聚糖改性表面處理液及其制備方法。
背景技術：
1973年美國環境科學家Donella Meadows在《The Limits to Growth》中指出人類文明的進步離不開鉻元素，因為它被廣泛用于皮革、金屬生產、拋光、腐蝕保護等領域。然而，歐盟于2003年正式公布了《關于電子電氣設備中禁止使用某些有害物質指令》(RoHS)， 含有六價鉻的產品受到了嚴格的限制，因此世界各國專家和學者將研究方向轉以環境友好型的緩蝕劑取代有毒的致癌的鉻酸鹽，同時相關專家和學者還致力于研究水基配方或無溶劑配方，旨在開發出一種不含揮發性物質或含低揮發性物質的涂料。近20年來，國內外就金屬表面處理無鉻鈍化技術開展了廣泛的研究，金屬表面無鉻鈍化技術大體經歷了三個階段無機物鈍化、有機物鈍化、有機無機復合鈍化。隨著全世界對地球環境問題的關注日益增強，開發出環保、節能、低成本的水性無鉻鈍化劑已成為一種趨勢，目前已有大量專利和文獻報道了有機無機復合鈍化液及制備方法的研制，此類鈍化液的共性是以水溶性有機高分子樹脂為主成膜物質，復合硅烷偶聯劑，輔以無機鈍化劑和無機緩蝕劑配制而成，其所形成的涂膜附著力、耐蝕性等各項性能指標幾乎可以和鉻酸鹽相媲美，然而，此類處理液所使用的樹脂均為高分子有機合成聚合物，同時有機聚合物必須經表面改性后才可溶于水，經鍍鋅彩涂處理后形成的漆膜的附著力、耐水性、耐刷性在一定程度上受到影響。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，通過模仿生物有機體的自修復功能提供一種具有自修復能力的金屬表面處理液，該表面處理液采用天然生物高分子聚合物殼聚糖、有機硅烷、 無機鹽等復合而成，可在金屬基板表面形成一層具有自修復能力、耐蝕性、耐溶劑性、耐水性優異的涂膜。本發明所提供的一種用于鍍鋅彩涂板的殼聚糖改性表面處理液其組成及質量百分比如下
殼聚糖0. 2^1
有機硅烷廣10
無機緩蝕劑0. 05、. 2，
氧化劑0. 075 0. 3
絡合劑0. 005 0. 02
無機填料0. 0Γ0. 05
PH值調節劑適量
溶劑去離子水余量所述殼聚糖為高粘度殼聚糖，粘度為1. 2mpa · s ； 所述有機硅烷為Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷； 所述無機鈍化劑為六水合硝酸鈰； 所述氧化劑為雙氧水，氧化劑的質量分數為30% ； 所述絡合劑為硼酸；
所述無機填料劑為納米S^2分散液，無機填料劑的質量分數為30% ；
所述PH值調節劑為無機酸，無機酸為硝酸、磷酸、醋酸中的一種或一種以上的混合物。本發明所提供的表面處理液是通過以下方法制備的
向盛有一定量去離子水的反應釜中加入無機酸，將PH調為壙5，邊攪拌邊加入一定量的殼聚糖，在常溫下攪拌至到殼聚糖完全溶解，然后加入有機硅烷，攪拌6小時，然后依次加入無機鈍化劑、氧化劑、絡合劑、無機填料劑、補充去離子水，攪拌時間為15分鐘，即得到所述的用于鍍鋅彩涂板的殼聚糖改性新型表面處理液。本發明改用天然生物高分子聚合物殼聚糖作為主成膜物質，它具有儲存緩蝕劑的功能，當其所形成的漆膜被外界的腐蝕物質破壞后，這種生物聚合物就能夠在漆膜被破壞之處將緩蝕劑釋放出來，待完全修復后，它又能夠不再釋放緩蝕劑，從而開發出一種綠色新型的具有自修復功能的表面處理液。。著力，當劑的容器，根據金屬表面被破壞的程度“智能”地釋放緩蝕劑本發明的特色之處在于殼聚糖不僅用作主成膜物質同時還用作儲存緩蝕劑的容器，它可根據金屬表面被破壞的程度“智能”地釋放緩蝕劑，從而在金屬表面形成“智能”的漆膜，有機硅烷的加入不僅能使殼聚糖與硅烷交聯，交聯后在鍍鋅板表面形成三維網狀的有機膜，同時能大大提高漆膜的耐蝕性，耐水性，漆膜的附著力等，同時還延長了鍍鋅板得使用壽命。本發明的殼聚糖原料供應充足，且價格低廉，有利于降低成本。本發明不含有任何價態的鉻，是一種環保型的無鉻鈍化液，工藝簡單，符合工業生產要求。評價本發明的表面處理液處理后的鍍鋅板表面漆膜的耐腐蝕性，主要是通過中性鹽霧試驗和鹽水浸泡試驗來實現，同時漆膜的其它性能，如附著力、耐溶劑性、耐開水性等也通過試驗進行評價。評價結果是通過以下實驗內容得到
(1)中性鹽霧試驗
評價本發明的表面處理液處理后的鍍鋅板表面漆膜的耐腐蝕性是通過中性鹽霧腐蝕試驗來實現。按照國標GB/T 10125-1997采用連續噴霧，在不同的時間段取出，并用軟毛刷輕刷試樣表面，取出后用清水沖洗，觀察出現“白銹”的面積，用劃格法計算出“白銹”的面積。(2)鹽水浸泡試驗
評價本發明的表面處理液處理后的鍍鋅板表面漆膜的耐腐蝕性是通過5wt. %NaCl溶液浸泡試驗來實現，目測觀察試樣的腐蝕程度和腐蝕溶液的澄清程度。(3)附著力試驗
評價本發明的表面處理液對鍍鋅板漆膜的附著力通過劃格試驗進行。劃格實驗參照國標GB/T 9286-1998，利用Qi7H劃格刀在鈍化膜表面劃格后，用軟毛刷輕刷試樣表面，用 Scotch600透明膠帶，膠帶寬19mmX 32. 9mm，將劃格部分密封5分鐘后，Γ2秒內將膠帶拉出，觀察發現切割處邊緣平滑處的脫落面積。
(4)耐溶劑性
溶劑選擇無水乙醇、含重量百分比80%的乙醇水溶液、丁酮、二甲苯。用紗布浸透后， 在表面處理過的鍍鋅鋼板表面用力來回擦拭50次，目測確認漆膜表面外觀的變化。(5)耐堿性試驗
評價本發明鍍鋅板表層保護膜的耐堿性是通過將10 mLl%NaOH溶液滴加處理后的鍍鋅板表面，放置30秒，用水沖洗后目測保護膜表面外觀的變化。
具體實施例方式將鍍鋅板表面用丙酮超聲15分鐘，用自來水沖洗，再用脫脂液進行化學除油，再自來水沖洗，去離子水漂洗，熱風吹干后待預處理。預處理液溫度室溫；預處理時間 1(Γ15秒；預處理方式浸涂或輥涂；固化溫度120°C。實施例1: 6g的高粘度殼聚糖(粘度為1. 2 mpa · s),30g KH560 ( Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入0. 5g六水合硝酸鈰、0. 75g質量分數為30%雙氧水、0. 05g 硼酸，納米SW2分散液(二氧化硅含量30 wt%%) 0. 33g及余量的去離子水和無機酸配制成 PH為5 6的IOOOg表面處理液。實施例2: 6g的高粘度殼聚糖(粘度為1. 2 mpa · s),50g KH560 ( Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入Ig六水合硝酸鈰、1. 5g質量分數為30%雙氧水、0. Ig硼酸，納米SW2分散液(二氧化硅含量30 wt%%) 0. 99g及余量的去離子水和無機酸配制成pH 為5飛的IOOOg表面處理液。實施例3: 6g的高粘度殼聚糖(粘度為1. 2 mpa · s),70g KH560 ( Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入2g六水合硝酸鈰、3g質量分數為30%雙氧水、0. 2g硼酸， 納米SiO2分散液(二氧化硅含量30 wt%%)l. 65 g及余量的去離子水和無機酸配制成pH為 5 6的IOOOg表面處理液。實施例4: IOg的高粘度殼聚糖(粘度為1.2 mpa-s),30g KH560 ( γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入Ig六水合硝酸鈰、1. 5g質量分數為30%雙氧水、0. Ig硼酸，納米SW2分散液(二氧化硅含量30wt%%) 1. 65g及余量的去離子水和無機酸配制成pH 為5飛的IOOOg表面處理液。實施例5: IOg的高粘度殼聚糖(粘度為1. 2 mpa · s),50g KH560 ( Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入2g六水合硝酸鈰、3g質量分數為30%雙氧水、0. 2g硼酸，納米SW2分散液(二氧化硅含量30 wt%%) 0. 33g及余量的去離子水和無機酸配制成pH 為5飛的IOOOg表面處理液。實施例6: IOg的高粘度殼聚糖(粘度為1. 2 mpa-s),70g KH560 ( Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入0. 5g六水合硝酸鈰、0. 75g質量分數為30%雙氧水、0. 05g 硼酸，納米SW2分散液(二氧化硅含量30 wt%%) 0. 99g及余量的去離子水和無機酸配制成 PH為5 6的IOOOg表面處理液。實施例7: 12g的高粘度殼聚糖(粘度為1. 2 mpa · s),30g KH560 ( Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入2g六水合硝酸鈰、3g質量分數為30%雙氧水、0. 2g硼酸，納米SW2分散液(二氧化硅含量30 wt%) 0. 99g及余量的去離子水和無機酸配制成pH 為5飛的IOOOg表面處理液。
5
實施例8: 12g的高粘度殼聚糖(粘度為1. 2 mpa-s),50g KH560 ( Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入0. 5g六水合硝酸鈰、0. 75g質量分數為30%雙氧水、0. 05g 硼酸，納米SiO2分散液(二氧化硅含量30 wt%)l. 65g及余量的去離子水和無機酸配制成pH 為5飛的IOOOg表面處理液。實施例9: 12g的高粘度殼聚糖(粘度為1. 2 mpa-s),70g KH560 ( Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，依次加入Ig六水合硝酸鈰、1. 5g質量分數為30%雙氧水、0. Ig硼酸，納米SW2分散液(二氧化硅含量30wt%)0. 33g及余量的去離子水和無機酸配制成pH為 5 6的IOOOg表面處理液。經過實施例1 一 9處理后的鍍鋅板，72小時中性鹽霧試驗出現白銹面積小于5%， 96小時中性鹽霧試驗出現白銹面積小于15%。劃格試驗發現切割處邊緣平滑處雖然有脫落痕跡，但是脫落面積小于10%，說明附著力為1級。耐水性試驗發現水印處無變色，耐堿性試驗發現滴落部位沒有痕跡。
權利要求
1. 一種用于鍍鋅彩涂板的殼聚糖改性表面處理液，其特征在于該表面處理液的組成及質量百分比如下殼聚糖0. 2 1有機硅烷Γιο無機緩蝕劑0. 05、. 2，氧化劑0. 075 0. 3絡合劑0. 005 0. 02無機填料0. ΟΓΟ. 05PH值調節劑適量溶劑去離子水余量所述殼聚糖為高粘度殼聚糖，粘度為1. 2mpa · s ； 所述有機硅烷為Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷； 所述無機鈍化劑為六水合硝酸鈰； 所述氧化劑為雙氧水，氧化劑的質量分數為30% ； 所述絡合劑為硼酸；所述無機填料劑為納米S^2分散液，無機填料劑的質量分數為30% ； 所述PH值調節劑為無機酸，無機酸為硝酸、磷酸、醋酸中的一種或一種以上的混合物。
2.如權利要求1所述一種用于鍍鋅彩涂板的殼聚糖改性表面處理液的制備方法，其特征在于該方法具體如下向盛有一定量去離子水的反應釜中加入無機酸，將PH調為壙5，邊攪拌邊加入一定量的殼聚糖，在常溫下攪拌至到殼聚糖完全溶解，然后加入有機硅烷，攪拌 6小時，然后依次加入無機鈍化劑、氧化劑、絡合劑、無機填料劑、補充去離子水，攪拌時間為 15分鐘，即得到所述的用于鍍鋅彩涂板的殼聚糖改性新型表面處理液。
全文摘要
本發明提供一種用于鍍鋅彩涂板的殼聚糖改性表面處理液及其制備方法，屬于鍍鋅彩涂板表面處理技術領域。本發明所提供的表面處理液其組成及質量百分比是殼聚糖0.2~1；有機硅烷；1~10；無機緩蝕劑；0.05~0.2；氧化劑0.075~0.3；絡合劑；0.005~0.02；無機填料；0.01~0.05；pH值調節劑適量；溶劑去離子水余量。著力，當劑的容器，根據金屬表面被破壞的程度“智能”地釋放緩蝕劑本發明的特色之處在于殼聚糖不僅用作主成膜物質同時還用作儲存緩蝕劑的容器，它可根據金屬表面被破壞的程度“智能”地釋放緩蝕劑，從而在金屬表面形成“智能”的漆膜，本發明的殼聚糖原料供應充足，且價格低廉，有利于降低成本。本發明不含有任何價態的鉻，是一種環保型的無鉻鈍化液。
文檔編號C23C22/53GK102409331SQ20111028561
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者葉鵬飛, 張千峰, 徐麗萍, 胡豐, 陳均 申請人:安徽工業大學