一种用于铝及铝合金的环保型磷化液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于铝及铝合金的环保型磷化液，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸5‑10份、硝酸锌2‑10份、硝酸镍2‑10份、硫酸镍5‑10份、氟钛酸1‑10份、葡萄糖酸钠1‑5份、氧化锌1‑5份、草酸1‑10份以及1‑10份硅烷修饰聚磷腈‑聚醚砜嵌段共聚物。本发明专利技术所得环保型磷化液可低温磷化、磷化效率高且绿色环保，具有很好的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铝及铝合金的环保型磷化液及其制备方法
本专利技术涉及磷化液
，具体是指一种用于铝及铝合金的环保型磷化液及其制备方法。
技术介绍
铝及铝合金件表面通常需要防腐蚀保护，例如可以进行磷化处理以提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力，现有的磷化处理主要有以下两种方式：(1)在铝或铝合金的表面镀锌，然后再进行磷化，但这种方法实际上是锌的磷化，而非铝的磷化；(2)直接进行铝或铝合金的表面磷化，在这种方法中，铝件会与腐蚀剂直接接触，以加快基体的腐蚀，从而提高所形成的磷化膜的单位质量。由于成本低且操作简单，普遍采用第二种磷化方法。然而，磷化工艺本身也存在许多问题。现有工艺大多为中温或高温磷化，在较高的温度下，磷酸盐的转化膜晶体无论在均匀性还是在致密性方面都较差，导致其抗腐蚀能力的减弱。另外，较高的磷化温度势必会增加能耗，进而引发环境污染等问题。此外，由于磷化温度较低，低温磷化技术的成膜速度极慢，生产效率较低，因而难以推广。中国专利技术专利申请CN101307440A中公开了一种铝合金和黑色金属共用磷化液，但其配方中含有高锰酸钾，导致磷化液的稳定性不高。中国专利技术专利申请CN104357824A中公开了一种铝制品表面处理磷化液，其包含60～65％磷酸、草酸、丙烯酸、氢氟酸、磷酸二氢锌、钼酸铵、硫酸铬、硝酸镍、环烷酸钴、四盐基铬酸锌、消泡剂、分散剂、蒸馏水，组成成分复杂，使用温度较高，还含有铬元素，不适于工业化推广(CN104532223A与CN104294259A中公开的磷化液也存在类似问题)。中国专利技术专利申请CN101289742A中公开了一种锌或锌铝合金用磷化液，其由氧化锌、硝酸、磷酸、硝酸镍、氟化钠和水组成，其磷化膜均匀致密、坚实，与涂层结合力强，但未公开促进剂的种类与含量，并且其游离酸度与总酸度都较高(CN104480458A与CN102808169A中公开的磷化液也存在类似问题)。美国专利技术专利US8956468B2中公开了一种水性组合物及其用于金属表面防腐处理的方法，其配方中含有锆和钛的水溶性化合物，虽然使用效果优良，但成本较高，同样不易推广。为此，需要开发研究新型环保磷化液，已经毋庸置疑的成为技术发展的必然趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有上述技术的缺陷，通过刻苦钻研，并经反复试验，研制出一种绿色环保磷化液，其可在低温下使用，能实现高效磷化，且绿色环保，从而有效地克服了上述缺陷。本专利技术提供一种用于铝及铝合金的环保型磷化液，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸5-10份、硝酸锌2-10份、硝酸镍2-10份、硫酸镍5-10份、氟钛酸1-10份、葡萄糖酸钠1-5份、氧化锌1-5份、草酸1-10份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物1-10份。在一种方案中，所述的用于铝及铝合金的环保型磷化液，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸6-9份、硝酸锌3-7份、硝酸镍3-7份、硫酸镍6-9份、氟钛酸3-8份、葡萄糖酸钠2-4份、氧化锌2-4份、草酸2-8份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物2-8份。在优选方案中，所述的用于铝及铝合金的环保型磷化液，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸7-8份、硝酸锌4-6份、硝酸镍4-6份、硫酸镍7-8份、氟钛酸4-7份、葡萄糖酸钠2-4份、氧化锌2-4份、草酸3-7份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物3-7份。在更优选方案中，所述的用于铝及铝合金的环保型磷化液，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸7份、硝酸锌5份、硝酸镍5份、硫酸镍8份、氟钛酸7份、葡萄糖酸钠3份、氧化锌3份、草酸6份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物6份。在优选方案中，所述硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物的制备方法为：(1)在250毫升圆底烧瓶中，将0.40克六氯环三磷腈和0.93克4,4’-二羟基二苯砜溶解于160毫升乙腈中，然后加入1.3毫升三乙胺，置于50℃超声水浴中反应8h，反应结束后，离心除去溶剂，用去离子水和丙酮分别洗涤产物3次，最后在60℃下真空干燥15h得到白色聚磷腈粉末；(2)在氮气保护下，向连接有机械搅拌、进气管、带水器和冷凝管的三口瓶中加入1.24g上述步骤(1)所得白色聚磷腈粉末、4.258g二烯丙基双酚S、3.810g4,4’-二氟二苯砜、25ml环丁砜、2.4g碳酸钾、17ml甲苯，140℃回流，带水4小时后，升高温度，蒸出甲苯，体系温度升至165℃，反应10小时，出料于水中，得到条状聚合物，将得到的条状聚合物用捣碎机捣碎，再用蒸馏水煮沸洗涤3遍后，放在真空烘箱中50℃烘干24小时得到聚磷腈/聚醚砜嵌段共聚物；(3)在250毫升圆底烧瓶中，依次加入上述步骤(2)所得聚磷腈/聚醚砜嵌段共聚物10g、氧化石墨烯1g、二甲基亚砜150ml、醋酸0.5ml、KH-5502g以及KH-5605g，体系温度升至50℃，反应6小时，出料于水中，得到絮状产物，用去离子水和乙醇分别洗涤该絮状产物3次，最后在50℃下真空干燥24h得到所述硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物。在优选方案中，所述的用于铝及铝合金的环保型磷化液，按重量份计，其制备原料还包括：0.5重量份的磺化聚磷腈-纳米氧化铯复合物。在一种方案中，所述磺化聚磷腈-纳米氧化铯复合物的制备方法为：在250毫升圆底烧瓶中，将0.4克六氯环三磷腈和0.91克4,4’-二羟基二苯砜溶解于150毫升乙腈中，然后加入1.1毫升三乙胺，置于50℃超声水浴中反应4h，反应结束后，离心除去溶剂，用去离子水和丙酮分别洗涤产物3次，最后在40℃下真空干燥24h得到白色聚磷腈粉末；在50毫升三颈烧瓶中加入0.5克上述白色聚磷腈粉末，再加入10毫升质量分数98％的浓硫酸，置于60℃水浴锅中，在机械搅拌下反应10h，反应结束后，将产物缓缓倒入冷水中，并不断搅拌，离心除去未反应的硫酸，然后用去离子水洗涤产物5次，最后在50℃下真空干燥48h即得到磺化聚磷腈粉末；在50毫升三颈烧瓶中加入0.5克上述磺化聚磷腈粉末、环氧树脂E510.05克、纳米氧化铯0.3克以及10毫升二甲基亚砜，升温120℃反应2h后，降至室温并将产物缓缓倒入冷水中，并不断搅拌，然后用去离子水洗涤产物5次，最后在50℃下真空干燥48h即得到磺化聚磷腈-纳米氧化铯复合物。本专利技术还披露了用于铝及铝合金的环保型磷化液的制备方法，包括以下步骤：将所述的原料组分加入搅拌机中搅拌均匀后得到。在一种方案中，所述搅拌机的搅拌速率为1500-3000r/min，搅拌时间为50-100min。在优选方案中，所述搅拌机的搅拌速率为1800r/min，搅拌时间为60min。本专利技术的有益技术效果：利用硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物来提高低温磷化效果和抗碱抗腐蚀性能，并通过加入磺化聚磷腈-纳米氧化铯复合物进一步提高其附着力和耐腐性能，并进一步提高其耐久性。具体实施方式原料氧化石墨烯购自恒球科技。磷酸(质量分数≥85％)购自国药集团。其它试剂均购自Alfa试剂。实施例1按重量份，将去离子水100份、磷酸5份、硝酸锌2份、硝酸镍2份、硫酸镍5份、氟钛酸1份、葡萄糖酸钠1份、氧化锌1份、草酸1份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物1份加入搅拌机中搅拌均匀后得到磷化液，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铝及铝合金的环保型磷化液，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸5‑10份、硝酸锌2‑10份、硝酸镍2‑10份、硫酸镍5‑10份、氟钛酸1‑10份、葡萄糖酸钠1‑5份、氧化锌1‑5份、草酸1‑10份以及硅烷修饰聚磷腈‑聚醚砜嵌段共聚物1‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种用于铝及铝合金的环保型磷化液，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸5-10份、硝酸锌2-10份、硝酸镍2-10份、硫酸镍5-10份、氟钛酸1-10份、葡萄糖酸钠1-5份、氧化锌1-5份、草酸1-10份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物1-10份。2.根据权利要求1所述的用于铝及铝合金的环保型磷化液，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸6-9份、硝酸锌3-7份、硝酸镍3-7份、硫酸镍6-9份、氟钛酸3-8份、葡萄糖酸钠2-4份、氧化锌2-4份、草酸2-8份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物2-8份。3.根据权利要求2所述的用于铝及铝合金的环保型磷化液，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸7-8份、硝酸锌4-6份、硝酸镍4-6份、硫酸镍7-8份、氟钛酸4-7份、葡萄糖酸钠2-4份、氧化锌2-4份、草酸3-7份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物3-7份。4.根据权利要求3所述的用于铝及铝合金的环保型磷化液，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：去离子水100份、磷酸7份、硝酸锌5份、硝酸镍5份、硫酸镍8份、氟钛酸7份、葡萄糖酸钠3份、氧化锌3份、草酸6份以及硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物6份。5.根据权利要求1-4任一项所述的用于铝及铝合金的环保型磷化液，其特征在于，所述硅烷修饰聚磷腈-聚醚砜嵌段共聚物的制备方法为：(1)在250毫升圆底烧瓶中，将0.40克六氯环三磷腈和0.93克4,4’-二羟基二苯砜溶解于160毫升乙腈中，然后加入1.3毫升三乙胺，置于50℃超声水浴中反应8h，反应结束后，离心除去溶剂，用去离子水和丙酮分别洗涤产物3次，最后在60℃下真空干燥15h得到白色聚磷腈粉末；(2)在氮气保护下，向连接有机械搅拌、进气管、带水器和冷凝管的三口瓶中加入1.24g上述步骤(1)所得白色聚磷腈粉末、4.258g二烯丙基双酚S、3.810g4,4’-二氟二苯砜、25ml环丁砜、2.4g碳酸钾、17ml甲苯，140℃回流，带水4小时后，升高温度，蒸出甲苯，体系温度升至165℃，反应10小时，出料于水中，得到条状聚合物，将得到的条状聚合物用捣碎机捣碎，再用蒸馏水煮沸洗涤3遍后，放在真空烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银松，刘银智，
申请(专利权)人：荆门市拓达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42