專利名稱：一種水性無鉻達克羅涂液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種達克羅涂液及其制備方法，更具體地說涉及一種水性無鉻達克羅涂液及其制備方法。
背景技術：
金屬的腐蝕現象十分普遍，給國民經濟帶來的損失十分巨大。達克羅技術是近年來發展起來的一種金屬表面防腐新技術，20世紀60年代末由美國DIAMOND SHAMROCK公司發明。達克羅涂層的最大優點就是具有極佳的防腐蝕能力，其耐蝕性能與傳統的鍍鋅表面處理工藝相比可提高7-10倍；涂層具有無氫脆性，特別適用于高強度受力件；涂層的高耐熱性、耐熱溫度達300°C，尤其適用于汽車、摩托車發動機部件的高強度構件；同時涂層具有高滲透性、高附著性、高減磨性、高耐候性、高耐化學品穩定性、無污染性等優異性能。但從嚴格意義上來說，達克羅也不是完全的無污染涂層，這是因為在達克羅處理液中含有2% 的Cr6+。Cr6+毒性強且對人體具有致癌作用，對農作物和微生物也有很大的毒害作用；同時， 盡管達克羅涂料中絕大部分的Cr6+在烘烤成膜過程中參與反應轉化成了 Cr3+，但仍有少量的鉻以可溶的Cr6+的形式保留在達克羅涂層中，在使用過程中對人體及環境造成危害。六價鉻問題是目前存在的世界性難題，因此限制了該技術的廣泛深入應用。在此背景下，無鉻達克羅技術的出現，是達克羅技術發展的必然。目前，已報道的無鉻達克羅涂層主要有三種美國MCI公司、歐洲達克羅公司、日本NDS公司和巴西金屬涂覆公司MCB合作開發的Geomet涂層，由德國Delta公司推出的Delta涂層以及北京永泰和金屬防腐技術有限公司推出的BNC水性無鉻鋅鋁涂層。其中，Geomet涂層受其價格因素的影響并沒有被國內廣大生產廠家所接受；而Delta涂層由于其采用樹脂作為其成膜物質，導致其生產環境惡劣，無法獲得廣泛的認可；BNC水性無鉻鋅鋁涂層則在國內使用較少。因此，急需開發研制一種價格適中、接受廣泛的水性無鉻達克羅涂液及其制備方法。
發明內容
本發明的目的是解決上述現有技術中存在的問題與不足，提供一種水性無鉻達克羅涂液，該涂液綠色環保，無環境污染、無公害，同時耐蝕耐候性好。本發明還提供該水性無鉻達克羅涂液的制備方法，制備方法工藝簡單，可適用于工業化生產。本發明是通過以下技術方案實現的本發明的水性無鉻達克羅涂液，其是由以下各組分組成A組分由鋅粉、鋁粉、潤濕分散劑、鈍化劑、緩蝕劑和水組成；B組分由成膜劑、成型助劑和水組成；C組分為成膜助劑； D組分為增稠劑和水組成； 其中各組分中的原料占涂液的質量百分比為鋅粉18% -M%、鋁粉2% _5%、潤濕分散劑-；34%、鈍化劑_3%、緩蝕劑-3%、水18% -27%、成膜劑5% -12%, 成型助劑0. 1% _0.5%、成膜助劑5% -12%，余下為增稠劑。本發明的水性無鉻達克羅涂液，其進一步的技術方案是所述的成膜劑為有機錳鹽或無機錳鹽，其中所述的有機錳鹽優選為乙酸錳；所述的無機錳鹽優選為硝酸錳或氯化錳。本發明的水性無鉻達克羅涂液，其進一步的技術方案還可以是所述的鈍化劑為植酸，其中植酸的質量含量> 70.0%，鈣的質量含量< 0. 02% ；所述的緩蝕劑為鉬酸鈉，其中鉬酸鈉中Na2MoO4 · 2H20的質量含量彡99. 0%。本發明的水性無鉻達克羅涂液，其進一步的技術方案還可以是所述的潤濕分散劑為醇和聚醇；所述的成型助劑為硼酸和丁二酸；其中所述的醇優選為乙二醇、乙醇或丙三醇；所述的聚醇優選為烷基酚聚氧乙烯醚或聚乙二醇。本發明的水性無鉻達克羅涂液，其進一步的技術方案還可以是所述的成膜助劑為硅烷偶聯劑，其中所述的硅烷偶聯劑優選為KH-550、KH560、KH570、KH792、DL602或DL171， 其純度要求> 97.0%。本發明的水性無鉻達克羅涂液，其進一步的技術方案還可以是所述的增稠劑為纖維素醚或其衍生物；其中所述的增稠劑優選為羥甲基纖維素或羥乙基纖維素。本發明的水性無鉻達克羅涂液的制備方法，其包括以下步驟1)鈍化A漿的制備將鋅粉、鋁粉與潤濕分散劑分散均勻后，加入水攪拌5-lOmin 后，加入鈍化劑和緩蝕劑進行鈍化，鈍化1- 后獲得鈍化Α漿；2)B,C漿料的混合漿B、C漿料獨立制備完成后，漿B、C漿料混合，攪拌1_池；
3)在鈍化A漿中加入混合好的B、C漿料；4)在涂液攪拌6-1 后，加入增稠劑繼續攪拌，按照涂4杯調整涂料粘度至 40-60so與現有技術相比本發明具有以下有益效果1、無環境污染、無公害本發明涉及的原材料不含任何對環境、人體有害的物質，這從根本上杜絕了污染的來源。同時在使用過程中，整套工藝設備可采用原有達克羅的封閉設備，在生產過程中不會產生對環境有污染的酸、堿、鉻等廢水和廢氣。這樣在生產過程中也不會對環境產生污染。因此，本發明的水性無鉻達克羅涂液是一種環境友好的新型環保涂層。2、生產過程中能耗低本發明的水性無鉻達克羅涂液在固化過程中固化溫度比傳統有鉻達克羅涂層固化溫度降低50°C -100°C左右，這樣就節約了大量的電能，降低了生產成本。3、涂層耐磨性能較好本發明的水性無鉻達克羅涂層的硬度、附著力較傳統的達克羅涂層有了較大的提高，涂層的硬度可達7H，這使得涂層具有更好的耐磨性能。
具體實施例方式通過以下實施例進一步舉例描述本發明，并不以任何方式限制本發明，在不背離本發明的技術解決方案的前提下，對本發明說做的本領域普通金屬人員容易實現的任何改動或改變都將落入本發明的權利要求范圍之內。
實施例1 A組分鋅粉70g、鋁粉10g、0P-1060ml、乙二醇60ml、蒸餾水40ml、植酸6ml、鉬酸鈉7g ；B組分乙酸錳32g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水60ml組成；C組分KH_57041ml ；D組分羥甲基纖維素0. 3g、蒸餾水10ml。制備方法1.將鋅粉70g、鋁粉10g、0P-1060ml、乙二醇60ml均勻混合后，加入20ml蒸餾水反應5 IOmim ；2.然后將蒸餾水20ml、植酸6ml、鉬酸鈉7g均勻混合，加入步驟1所制備的鋅鋁粉混合體系反應1 濁，制得A組分；3.將乙酸錳32g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水60ml混合，制得B組分；4.將C組分加入到B組分中反應1 2h ；5.羥甲基纖維素0. 3g、蒸餾水IOml混合制得D組分；6.將步驟4制得的B、C混合體系與D組分同時加入到A組分中，制得最終涂液。實施例2 A組分鋅粉80g、鋁粉13g、聚乙二醇70ml、乙醇70ml、蒸餾水40ml、植酸7ml、鉬酸鈉8g ；B組分乙酸錳!Mg、硼酸2g、丁二酸2g、蒸餾水70ml ；C組分KH_550 50ml ；D組分 羥乙基纖維素0. 3g、蒸餾水10ml。制備方法1.將鋅粉80g、鋁粉13g、聚乙二醇70ml、乙醇70ml均勻混合后，加入20ml蒸餾水反應5 IOmim ；2.然后將蒸餾水20ml、植酸7ml、鉬酸鈉8g均勻混合，加入步驟1所制備的鋅鋁粉混合體系反應1 濁，制得A組分；3.將乙酸錳34g、硼酸2g、丁二酸2g、蒸餾水70ml混合，制得B組分；4.將C組分加入到B組分中反應1 2h ；5.羥乙基纖維素0. 3g、蒸餾水IOml混合制得D組分；6.將步驟4制得的B、C混合體系與D組分同時加入到A組分中，制得最終涂液。實施例3 A組分鋅粉30g、鋁粉5g、丙三醇30ml、0P-1030ml、蒸餾水20ml、植酸2. 5ml、鉬酸鈉3g ；B組分硝酸錳21g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水30ml ；C組分:DL60220ml ；D組分羥乙基纖維素0. 3g、蒸餾水10ml。制備方法1.將鋅粉30g、鋁粉5g、0P-1030ml、丙三醇30ml均勻混合后，加入IOml蒸餾水反應 5 IOmim ；2.然后將蒸餾水10ml、植酸2. 5ml、鉬酸鈉3g均勻混合，加入步驟1所制備的鋅鋁粉混合體系反應1 池，制得A組分；3.將硝酸錳21g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水30ml混合，制得B組分；4.將C組分加入到B組分中反應1 2h ；5.羥乙基纖維素0. 3g、蒸餾水IOml混合制得D組分；6.將步驟4制得的B、C混合體系與D組分同時加入到A組分中，制得最終涂液。
實施例4 A組分鋅粉40g、鋁粉7g、乙二醇:35ml、OP-5;35ml、蒸餾水20ml、植酸3. 5ml、鉬酸鈉4g ；B組分硝酸錳25g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水40ml ；C組分KH_79225ml ；D組分羥甲基纖維素鈉0. 3g、蒸餾水20ml。制備方法1.將鋅粉40g、鋁粉7g、0P-535ml、乙二醇35ml均勻混合后，加入IOml蒸餾水反應 5 IOmim ；2.然后將蒸餾水10ml、植酸3. 5ml、鉬酸鈉4g均勻混合，加入步驟1所制備的鋅鋁粉混合體系反應1 池，制得A組分；3.將硝酸錳25g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水60ml混合，制得B組分；4.將C組分加入到B組分中反應1 2h ；5.羥甲基纖維素鈉0. 3g、蒸餾水IOml混合制得D組分；6.將步驟4制得的B、C混合體系與D組分同時加入到A組分中，制得最終涂液。實施例5 A組分鋅粉30g、鋁粉5g、聚乙二醇30ml、乙醇30ml、蒸餾水20ml、植酸2. 5ml、鉬酸鈉3g ；B組分氯化錳15g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水30ml組成；C組分:KH-56020ml ；D 組分羥甲基纖維素0. 3g、蒸餾水10ml。制備方法1.將鋅粉30g、鋁粉5g、聚乙二醇30ml、乙醇30ml均勻混合后，加入IOml蒸餾水反應5 IOmim ；2.然后將蒸餾水10ml、植酸2. 5ml、鉬酸鈉3g均勻混合，加入步驟1所制備的鋅鋁粉混合體系反應1 池，制得A組分；3.將氯化錳15g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水30ml混合，制得B組分；4.將C組分加入到B組分中反應1 2h ；5.羥甲基纖維素0. 3g、蒸餾水IOml混合制得D組分；6.將步驟4制得的B、C混合體系與D組分同時加入到A組分中，制得最終涂液。實施例6 A組分鋅粉40g、鋁粉7g、乙二醇:35ml、0P-1035ml、蒸餾水20m、植酸3. 5ml、鉬酸鈉4g ；B組分氯化錳25g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水40ml ；C組分DL17125ml ；D組分羥乙基纖維素0. 3g、蒸餾水20ml。制備方法1.將鋅粉40g、鋁粉7g、0P-1035ml、乙二醇35ml均勻混合后，加入IOml蒸餾水反應 5 IOmim ；2.然后將蒸餾水10ml、植酸3. 5ml、鉬酸鈉4g均勻混合，加入步驟1所制備的鋅鋁粉混合體系反應1 池，制得A組分；3.將氯化錳25g、硼酸lg、丁二酸lg、蒸餾水60ml混合，制得B組分；4.將C組分加入到B組分中反應1 2h ；5.羥乙基纖維素0. 3g、蒸餾水IOml混合制得D組分；6.將步驟4制得的B、C混合體系與D組分同時加入到A組分中，制得最終涂液。
本發明的水性無鉻達克羅涂料依據GB/T 18684-2002測試其性能指標如下涂層厚度一涂一烘 6-8 μ m ；二涂二烘 10-14 μ m。外觀與常規達克羅涂層相似，顏色稍偏黃。附著力良好。耐鹽霧通過IOOOh (6-8 μ m)。
權利要求
1.一種水性無鉻達克羅涂液，其特征在于由以下各組分組成A組分由鋅粉、鋁粉、潤濕分散劑、鈍化劑、緩蝕劑和水組成；B組分由成膜劑、成型助劑和水組成；C組分為成膜助劑；D組分為增稠劑和水；其中各組分中的原料占涂液的質量百分比為鋅粉18% -M%、鋁粉2% -5%、潤濕分散劑28% -；34%、鈍化劑1% _3%、緩蝕劑1% -3%、水18% -27%、成膜劑5% -12%、成型助劑0. 1% -0. 5%、成膜助劑5% -12%，余下為增稠劑。
2.根據權利要求1所述的水性無鉻達克羅涂液，其特征在于所述的成膜劑為有機錳鹽或無機錳鹽。
3.根據權利要求2所述的水性無鉻達克羅涂液，其特征在于所述的有機錳鹽為乙酸錳；所述的無機錳鹽為硝酸錳或氯化錳。
4.根據權利要求1所述的水性無鉻達克羅涂液，其特征在于所述的鈍化劑為植酸，其中植酸的質量含量> 70. 0%，鈣的質量含量< 0. 02%;所述的緩蝕劑為鉬酸鈉，其中鉬酸鈉中Na2MoO4 · 2H20的質量含量彡99. 0%o
5.根據權利要求1所述的水性無鉻達克羅涂液，其特征在于所述的潤濕分散劑為醇和聚醇；所述的成型助劑為硼酸和丁二酸。
6.根據權利要求1所述的水性無鉻達克羅涂液，其特征在于所述的成膜助劑為硅烷偶聯劑。
7.根據權利要求6所述的水性無鉻達克羅涂液，其特征在于所述的硅烷偶聯劑為 KH-550、KH560、KH570、KH792、DL602 或 DL171，其純度要求彡 97. 0%。
8.根據權利要求1所述的水性無鉻達克羅涂液，其特征在于所述的增稠劑為纖維素醚或其衍生物。
9.根據權利要求8所述的水性無鉻達克羅涂液，其特征在于所述的增稠劑為羥甲基纖維素、羥乙基纖維素等。
10.一種如權利要求1-10任一所述的水性無鉻達克羅涂液的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)鈍化A漿的制備將鋅粉、鋁粉與潤濕分散劑分散均勻后，加入水攪拌5-lOmin后， 加入鈍化劑和緩蝕劑進行鈍化，鈍化1- 后獲得鈍化A漿；2)B、C漿料的混合漿B、C漿料獨立制備完成后，漿B、C漿料混合，攪拌1- ；3)在鈍化A漿中加入混合好的B、C漿料；4)在涂液攪拌6-1 后，加入增稠劑繼續攪拌，按照涂4杯調整涂料粘度至40-60S。
全文摘要
本發明公開了一種水性無鉻達克羅涂液，該涂液綠色環保，無環境污染、無公害，同時耐蝕耐候性好。本發明的水性無鉻達克羅涂液，其是由以下各組分組成A組分由鋅粉、鋁粉、潤濕分散劑、鈍化劑、緩蝕劑和水組成；B組分由成膜劑、成型助劑和水組成；C組分為成膜助劑；D組分為增稠劑和水組成；其中各組分中的原料占涂液的質量百分比為鋅粉18％-24％、鋁粉2％-5％、潤濕分散劑28％-34％、鈍化劑1％-3％、緩蝕劑1％-3％、水18％-27％、成膜劑5％-12％、成型助劑0.1％-0.5％、成膜助劑5％-12％，余下為增稠劑。
文檔編號C09D5/10GK102277022SQ20111023603
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者朱承飛, 毛炳翔 申請人:南京工業大學