水系金属表面处理剂以及具有被膜的金属材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供能够在金属材料上形成耐腐蚀性、耐化学品性、涂膜密合性及耐摩耗性优异的被膜的水系金属表面处理剂等。通过使用水系金属表面处理剂，从而能够在金属材料上形成所述被膜，所述水系金属表面处理剂含有聚氨酯树脂(A)和硅烷化合物(B)，所述聚氨酯树脂(A)包含来自具有环己烷环结构的特定多异氰酸酯的结构单元、来自特定多元醇的结构单元、来自重均分子量超过600的特定二醇的结构单元、来自重均分子量为500以下的特定二醇的结构单元以及来自特定的叔胺化合物和/或其盐的结构单元。

Water system metal surface treatment agent and metal material with film and its manufacturing method

The invention provides a water-based metal surface treatment agent capable of forming a film with excellent corrosion resistance, chemical resistance, film tightness and friction resistance on a metal material. By using a water-based metal surface treatment agent, the film can be formed on a metal material. The water-based metal surface treatment agent contains polyurethane resin (A) and silane compound (B), and the polyurethane resin (A) contains a structural unit of a specific polyisocyanate having a cyclohexane ring structure and a specific polyol. Structural units, structural units from specific diols with average molecular weight of more than 600, structural units from specific diols with average molecular weight of less than 500, and structural units from specific tertiary amine compounds and/or salts.

【技术实现步骤摘要】
水系金属表面处理剂以及具有被膜的金属材料及其制造方法
本专利技术涉及水系金属表面处理剂、使用该水系金属表面处理剂的具有被膜的金属材料的制造方法及利用该制造方法得到的具有被膜的金属材料。
技术介绍
正在开发能够形成对金属材料赋予各种性能的被膜的金属表面处理剂。例如在专利文献1中公开了与含有特定阳离子性水系聚氨酯树脂的金属材料表面处理用水系涂料组合物有关的技术。另外，在专利文献2中公开了与含有特定的氨基甲酸酯-尿素树脂的水分散体、特定的固化剂、二氧化硅粒子、选自Ti、Zr及V中的至少1种的金属化合物的金属表面处理剂有关的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2005/092998号专利文献2：日本特开2011－231353号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在上述技术中，无法在金属材料上形成耐腐蚀性、耐化学品性、涂膜密合性及耐摩耗性优异的被膜。为此，本专利技术的目的在于提供能够在金属材料上形成耐腐蚀性、耐化学品性、涂膜密合性及耐摩耗性优异的被膜的水系金属表面处理剂以及具有该被膜的金属材料及其制造方法。用于解决课题的手段本专利技术人等反复进行了深入研究，结果发现能够通过使用含有特定的聚氨酯树脂及硅烷化合物的表面处理剂来解决上述课题，完成了本专利技术。本专利技术包含以下的方案。[1]一种水系金属表面处理剂，其含有聚氨酯树脂(A)和硅烷化合物(B)，上述聚氨酯树脂(A)包含：来自以下的式(1)所示的具有环己烷环结构的多异氰酸酯的结构单元、来自以下的式(2)所示的多元醇的结构单元、来自以下的式(3)所示的重均分子量超过600的二醇的结构单元、来自以下的式(4)所示的重均分子量为500以下的二醇的结构单元、以及来自以下的式(5)所示的叔胺化合物和/或其盐的结构单元。式(1)：O＝C＝N－R1－N＝C＝O式(1)中，R1用－R2－R3－R4－来表示，R2为单键或亚烷基，R3用下式来表示，其中，式中，R5、R6及R7独立地为氢原子或烷基。R4为单键、亚烷基或下式所示的基团。式中，左侧的键合位与R3键合。式(2)：HO-R8-OH式(2)中，n为整数，R8用－R9－R10－R11－来表示。R9为单键、或-R13-CO-，在中，右侧的键合位与R10键合，在-R13-CO-中，右侧的键合位与R10键合。其中，R12为直链或支链的亚烷基，R13为-R18-O-或并且R18为直链或支链的亚烷基，x为1～5的整数，l为2～4的整数。在-R18-O-中，右侧的键合位与CO键合。在中，右侧的键合位与CO键合。R10为下式所示的基团。R11为单键、或-cO-R13-，其中，除单键外，左侧的键合位与R10键合。R12为直链或支链的亚烷基，R13为-R18-O-或并且R15及R16独立地为氢原子、烷基、卤代烷基或苯基，R17为氢原子、烷基或苯基，R18为直链或支链的亚烷基，x为1～5的整数，l为2～4的整数。在-R18-O-中，右侧的键合位与CO键合。在中，右侧的键合位与CO键合。R14为氢原子、烷基、苯基、其中，R18为直链或支链的亚烷基，l为2～4的整数。式(3)：HO－R19－H(3)式(3)中，R19为其中，各自左侧的键合位与OH键合，R20独立地为亚烷基、或金刚烷环，R21为亚烷基，m为2～4的整数，n为整数。式(4)：HO－R22－OH式(4)中，R22为亚烷基、金刚烷环、其中，y为2或3，z为1～6的整数。式(5)：式中，R23为烷基、氨基烷基、羟基烷基、-C(CH2OH)3或R24为羟基烷基、氨基烷基或N-烷基氨基烷基。[2]根据上述[1]所述的水系金属表面处理剂，其还包含化合物(C)，所述化合物(C)含有选自硼、镁、铝、钛、钒、锰、铁、钴、镍、锌、钼、钨、铈、铌、锡、铋及锆中的至少1种元素。[3]根据上述[1]或[2]所述的水系金属表面处理剂，其中，上述硅烷化合物(B)含有氨基。[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的水系金属表面处理剂，其还含有选自酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、聚烯烃树脂及聚酰胺树脂中的至少1种水溶性或水分散性的树脂(D)。[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的水系金属表面处理剂，其还含有选自噁唑啉系树脂、封端异氰酸酯系树脂、碳二酰亚胺系树脂、氮丙啶系树脂及环氧系树脂中的至少1种交联剂(E)。[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的水系金属表面处理剂，其还包含润滑剂。[7]一种具有被膜的金属材料的制造方法，其包括：接触步骤，使金属材料的表面上接触上述[1]～[6]中任一项所述的水系金属表面处理剂；以及加热步骤，将经过上述接触步骤的金属材料在50℃以上且250℃以下进行加热干燥。[8]一种具有被膜的金属材料，其利用上述[7]所述的具有被膜的金属材料的制造方法来得到。专利技术效果根据本专利技术，可以提供能够在金属材料上形成耐腐蚀性、耐化学品性、涂膜密合性及耐摩耗性优异的被膜的水系金属表面处理剂以及具有该被膜的金属材料及其制造方法。具体实施方式以下，示出具体的实施方式，对本专利技术进行详细的说明。＜水系金属表面处理剂＞本专利技术的一个方案为水系金属表面处理剂。水系金属表面处理剂含有后述的聚氨酯树脂(A)和后述的硅烷化合物(B)。通过使用该水系金属表面处理剂在金属材料的表面上形成被膜，从而能够对金属材料赋予优异的耐腐蚀性、耐化学品性、涂膜密合性及耐摩耗性。以下，对本实施方式的水系金属表面处理剂中所含的成分及可以含有的成分进行说明。＜＜聚氨酯树脂(A)＞＞典型而言，聚氨酯树脂(A)是使氨基甲酸酯预聚物与水反应而得到。此时，为了促进反应，可以根据需要含有不包括叔胺化合物的多胺化合物。具体而言，氨基甲酸酯预聚物中所含的异氰酸酯基与利用水生成的胺或根据需要含有的多胺化合物反应而形成脲键，成为聚氨酯树脂。＜氨基甲酸酯预聚物＞氨基甲酸酯预聚物为用于制造聚氨酯树脂的成分，其是至少使具有环己烷环结构的多异氰酸酯、不含氮原子且包含苯环的多元醇、不含苯环及氮原子的重均分子量超过600的二醇(以下也称为高分子量二醇。)、不含苯环及氮原子的重均分子量为500以下的二醇(以下也称为低分子量二醇。)和具有2个以上活性氢的叔胺化合物和/或其盐进行反应而得的氨基甲酸酯预聚物。若从别的观点来表示，氨基甲酸酯预聚物包含：来自以下的式(1)所示的具有环己烷环结构的多异氰酸酯的结构单元、来自以下的式(2)所示的多元醇的结构单元、来自以下的式(3)所示的重均分子量超过600的二醇的结构单元、来自以下的式(4)所示的重均分子量为500以下的二醇的结构单元以及来自以下的式(5)所示的叔胺化合物和/或其盐的结构单元。具体而言，式(2)所示的多元醇、式(3)所示的高分子量二醇及式(4)所示的低分子量二醇中所含的羟基与式(1)所示的多异氰酸酯中所含的异氰酸酯基发生反应而形成氨基甲酸酯键。另外，上述多异氰酸酯中所含的异氰酸酯基与式(5)所示的叔胺化合物和/或其盐中所含的氢原子(活性氢)发生反应而形成氨基甲酸酯键或脲键等。另外，在本实施方式中所使用的氨基甲酸酯预聚物是为了如上述那样与水或不包括叔胺化合物的多胺化合物发生反应而具有来自具有环己烷环结构的多异氰酸酯的异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物。(具有环己烷环结构的多异氰酸酯)具有环己烷环结构的多异氰酸酯(以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水系金属表面处理剂，其含有聚氨酯树脂(A)和硅烷化合物(B)，所述聚氨酯树脂(A)包含：来自以下的式(1)所示的具有环己烷环结构的多异氰酸酯的结构单元、来自以下的式(2)所示的多元醇的结构单元、来自以下的式(3)所示的重均分子量超过600的二醇的结构单元、来自以下的式(4)所示的重均分子量为500以下的二醇的结构单元、以及来自以下的式(5)所示的叔胺化合物和/或其盐的结构单元，式(1)：O＝C＝N－R1－N＝C＝O式(1)中，R1用－R2－R3－R4－来表示，R2为单键或亚烷基，R3用下式来表示，

【技术特征摘要】
2017.05.11 JP 2017-0950901.一种水系金属表面处理剂，其含有聚氨酯树脂(A)和硅烷化合物(B)，所述聚氨酯树脂(A)包含：来自以下的式(1)所示的具有环己烷环结构的多异氰酸酯的结构单元、来自以下的式(2)所示的多元醇的结构单元、来自以下的式(3)所示的重均分子量超过600的二醇的结构单元、来自以下的式(4)所示的重均分子量为500以下的二醇的结构单元、以及来自以下的式(5)所示的叔胺化合物和/或其盐的结构单元，式(1)：O＝C＝N－R1－N＝C＝O式(1)中，R1用－R2－R3－R4－来表示，R2为单键或亚烷基，R3用下式来表示，其中，式中，R5、R6及R7独立地为氢原子或烷基，R4为单键、亚烷基或下式所示的基团，式中，左侧的键合位与R3键合，式(2)：式(2)中，n为整数，R8用－R9－R10－R11－来表示，R9为单键、或-R13-CO-，在中，右侧的键合位与R10键合，在-R13-CO-中，右侧的键合位与R10键合，其中，R12为直链或支链的亚烷基，R13为-R18-O-或并且R18为直链或支链的亚烷基，x为1～5的整数，l为2～4的整数，在-R18-O-中，右侧的键合位与CO键合，在中，右侧的键合位与CO键合，R10为下式所示的基团，R11为单键、或-cO-R13-，其中，除单键外，左侧的键合位与R10键合，R12为直链或支链的亚烷基，R13为-R18-O-或并且R15及R16独立地为氢原子、烷基、卤代烷基或苯基，R17为氢原子、烷基或苯基，R18为直链或支链的亚烷基，x为1～5的整数，l为2～4的整数，在-R18-O-中，右侧的键合位与CO键合，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：猪古智洋，工藤英介，中村翔平，
申请(专利权)人：日本帕卡濑精株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP