一种用于镀锌钢的可中低温烘干的无铬钝化组合物及其制造和使用方法技术

本发明专利技术提供的是一种用于镀锌钢的可中低温烘干的无铬钝化组合物及其制造和使用方法。该组合物包括至少一种硅烷偶联剂的水解低聚物分散体，或一种含磷酸酯的硅烷偶联剂的水解低聚物分散体，至少一种水性有机树脂，一种水性固化剂，至少一种环保型缓蚀剂和至少一种功能性添加剂。本发明专利技术提供的无铬钝化组合物可在中低板温的情况下快速形成致密薄膜，具有优异的耐蚀性，可广泛适用于不同烘干条件的镀锌产线上。本发明专利技术还公开了上述无铬钝化组合物的制备和使用方法。备和使用方法。

【技术实现步骤摘要】
一种用于镀锌钢的可中低温烘干的无铬钝化组合物及其制造和使用方法


[0001]本专利技术涉及一种无铬钝化组合物及其制造和使用方法，特别涉及镀锌卷钢生产时用的一种无铬钝化组合物及其制造和使用方法。

技术介绍

[0002]镀锌层通过牺牲阳极的保护原理为钢板提供经济而有效的防锈手段。镀锌板通常通过热浸工艺将锌和锌合金涂覆到钢板上。常用的镀锌板种类包括纯锌板(GI)，铝锌板(GL)，锌铁合金(GA)和锌铝镁板等。这些镀锌板作为一种重要的工程材料，被广泛应用于建筑，汽车和设备制造等各种领域。
[0003]传统的六价铬(Cr(VI))钝化处理为新鲜镀锌板在运输或储存期间提供了有效的防腐蚀保护。但由于Cr(VI)高致癌性，其工业应用受到严格限制或禁止。目前各类环保型钝化处理产品比如无铬钝化产品和三价铬钝化产品已广泛应用于卷钢工业。
[0004]无铬钝化液在镀锌线上通过辊涂的方式涂覆到新鲜的镀锌板面上，并且在后续烘干工序中形成微米级的致密薄膜。该薄膜具有良好的防水性和对基板的牢固的附着力，为镀锌板提供了优良的耐蚀保护。但近年来的工业应用中发现，当这些无铬钝化液使用在烘干能力不足的产线上时(比如烘干温度低或者烘干时间短)，钝化膜不能充分烘干并交联形成致密的薄膜，进而影响其后续的的耐蚀性和与基板之间的附着力。导致的后果是未烘干的钝化板仍会在运输和储存途中产生白锈(防水性差)或在下游加工过程中板面形成摩擦黑斑(薄膜附着力差所致)等质量问题。
[0005]根据文献(高耐蚀性热镀锌板的钝化处理工艺探讨，轧钢，2020，19(3)：19-21)报导，镀锌卷钢三价铬，六价铬钝化液一般的烘干板面温度为80～100℃。另外实践中，三价铬，六价铬与无铬采用的是同一条烘干产线进行涂覆烘干，无铬钝化液产线的烘干能力为板温也应为80～100℃，因此开发烘干温度更低(低于80℃)的钝化液对于钢厂提升产量，降低能耗都具有重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决目前无铬钝化液在生产使用中的不足，提供一种用于镀锌钢表面，可在中低温快速烘干的无铬钝化组合物。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供上述无铬钝化液的制备方法
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0009]一种用于镀锌板表面，可在中低温烘干的无铬钝化组合物，其特征在于，以重量百分比的组份组成：
[0010](A)硅烷偶联剂的水解低聚物或含磷酸酯的硅烷偶联剂水解低聚物 5-15％
[0011](B)有机树脂的水性分散体
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5-15％
[0012](C)水溶性固化剂
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0.1-5％
[0013](D)水溶性缓蚀剂
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0.05-5％
[0014](E)功能性添加剂
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0.05-5％
[0015]余量为去离子水。
[0016]本专利技术中使用的组分(A)硅烷偶联剂的水解低聚物或含磷酸酯的硅烷偶联剂水解低聚物，例如氨基三乙氧基硅烷，氨基三甲氧基硅烷，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，(3
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巯基丙基)三甲氧基硅烷，(3-巯基丙基)三乙氧基硅烷，C1-C16烷基三甲氧基硅烷，C1-C16 烷基三乙氧基硅烷，3-脲基丙基三乙氧基硅烷，3-脲基丙基三甲氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，苯基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ
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氨丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等及其水解低聚物，优选γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷，(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷，(3-巯基丙基)三乙氧基硅烷的一种或几种或者其低聚物水溶液。
[0017]在本专利技术中，水溶性硅烷或硅烷混合物通常用去离子水稀释到所需的的浓度。稀释后的溶液的pH值一般需要调节到4-5的范围内以促进硅烷水解，通常使用弱酸比如醋酸进行调节。所使用的水溶性硅烷或硅烷混合物一般稀释到1wt.％-20wt.％之间，优选稀释浓度为5wt.％-15wt.％之间。
[0018]含磷酸酯的硅烷偶联剂，其主要特征是一种含有磷酸酯的有机硅烷化合物或者其水解低聚物，该化合物经水解产生大量的硅羟基(SiOH)可以自交联形成致密的网状结构并与金属氧化层表面的羟基(MeOH，Me为金属)形成共价键提供牢固的附着力。另外，该化合物中的磷酸酯可进一步钝化金属表面，提高其耐蚀性。含磷酸酯的硅烷偶联剂化学结构举例如下：
[0019][0020]其中R为甲基，乙基和丙基的一种或者两种。
[0021]本专利技术中使用的组分(B)水性树脂包括水性酚醛树脂、水性丙烯酸树脂，水性醇酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯、水性含硅、含氟树脂、水性超支化聚合物。优选酸性水性丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，水性环氧树脂及水性有机硅树脂的一种或者几种。
[0022]在本专利技术中，酸性水性树脂直接加入水解的硅烷溶液中。一种水性树脂或几种水性树脂的混合物的添加量一般1wt.％-20wt.％之间，优选添加量为5wt.％-15wt.％之间。
[0023]本专利技术中使用的组分(C)为用于水性树脂的固化剂。最常用的水性交联剂系统有聚氮丙啶，聚碳二亚胺和多异氰酸酯。前两者的交联反应发生在当pH值下降时，涂层干燥蒸发中和剂。碳二亚胺和然后氮丙啶官能团将与羧酸(-COOH)反应产生交联网络的基团。如果是多异氰酸酯，异氰酸酯基团(NCO)将与羟基(-OH)侧链官能团或水反应产生胺，其将进一步与异氰酸酯反应形成部分互穿网络。
[0024]聚氮丙啶交联剂的反应是酸催化的。通常与丙烯酸粘合剂上的羧酸基团反应。为了交联，必须有活性氢来打开氮丙啶环。丙烯酸或聚氨酯树脂上的羧酸基团上的活性氢与多官能氮丙啶的氮反应，其打开环以使树脂交联。由于多官能氮丙啶是三官能的并且聚氨酯分散体的丙烯酸乳液可以是多官能的，因此通过该反应机理形成交联密度或网络。聚碳二亚胺(CD1)选择性地与聚合物链中的羧酸(-COOH)基团反应。这种类型的交联反应产生聚合物-交联剂三维网络。
[0025]在本专利技术中，水性交联剂直接加入水解的硅烷和树脂的混合溶液中。其添加量一般在 0.1wt.％-10wt.％之间，优选添加量为0.2wt.％-2wt.％之间。
[0026]本专利技术中使用的组分(D)环保型缓蚀剂为水溶性金属化合物，可添加到上述水性溶液中。这些缓蚀剂包括稀土化合物如钒化合物，铈化合物，镧化合物，钐化合物等；提供磷酸根的磷酸及磷酸盐如磷酸二氢钠，磷酸二氢钾，磷酸二氢胺，1-羟基-乙烷-1，1
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二膦酸(HEDP)。优选偏钒酸钠、磷酸二氢钠的一种或者几种。
[0027]在本专利技术中，一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于镀锌钢的可中低温烘干的钝化处理的组合物，其特征在于，以重量百分比的组分组成：2.如权利要求1所述的组合物中组分(A)可选用氨基三乙氧基硅烷γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷，(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷，(3-巯基丙基)三乙氧基硅烷，含磷酸酯的硅烷及其低聚物水溶液的一种或几种。3.如权利要求1所述的组合物中组分(B)可选用水性丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，水性环氧树脂及水性有机硅树脂的一种或者几种。4.如权利要求1所述的组合物中组分(C)可选用聚氮丙啶，聚碳二亚胺和多异氰酸酯中的一种。5.如权利要求1所述的组合物中组分(D)可选用无机钒化物，有机钒化物，无机磷酸盐，有机磷酸物的一种或者几种。6.如权利要求1所述的组合物中组分(E)可选用表面活性剂，润滑剂，消泡剂和成膜助剂。7.一种制备如权利要求1所述用于镀锌钢的可中低温烘干的钝化处理的组合物的方法，其特征在于包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海涛，朱洪帆，朱丹青，俞威，曾建峰，
申请(专利权)人：上海兴赛尔表面材料有限公司，
类型：发明
国别省市：