一种电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及金属表面处理领域，具体公开了一种电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法。本发明专利技术的电镀锌钢带用无铬钝化剂以改性聚四氟乙烯作为有机膜层，不需另外大量加入其它蜡乳，钝化剂稳定性较好。本发明专利技术使用改性聚四氟乙烯乳液作为无铬钝化剂中的有机组分，相对于一般的有机树脂，改性聚四氟乙烯乳液烘干成膜后，表面疏水疏油，可以阻止空气中的氧气等进一步的侵蚀，同时改性聚四氟乙烯膜层可赋予电镀锌钢带表面优异的润滑性（Ud在0.05~0.16之间）。

【技术实现步骤摘要】
一种电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法
本专利技术涉及金属表面处理领域，具体为一种电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法。
技术介绍
电镀锌钢带是一种应用于捆扎货物的窄而长的钢带，广泛应用于钢铁、铝材、化纤、棉纺、烟草、纸业、金属制罐等行业，未经钝化处理的电镀锌钢带在使用过程中，钢带表面会被空气中的氧气、水、二氧化碳等腐蚀而产生白锈，影响钢带的外观及使用寿命，传统使用的钝化剂含有六价铬，对人体有害，不满足环保的要求。另外钢带在捆扎货物时，表面润滑性低的钢带与货物会发生较大的摩擦，对钢带表面造成磨损，破坏钢带表面的钝化层甚至是电镀锌层，从而造成钢带表面的腐蚀，目前市面上为满足电镀锌钢带的使用要求，一般先用三价铬钝化剂将钢带钝化，然后在钢带表面涂上润滑剂，使用LabthinkMXD-02摩擦系数仪按照GB/T10006-1988测试钝化钢带的动摩擦系数Ud，动摩擦系数Ud在0.05～0.16之间时，其润滑性可以满足实际需要。普通镀锌钢板用的无铬钝化剂，使用不含铬的无机体系或者有机无机复合体系钝化剂替代了传统的六价铬体系钝化剂，但使用这些钝化剂制备的钝化板表面的钝化膜的摩擦系数要在一定范围内，使用LabthinkMXD-02摩擦系数仪按照GB/T10006-1988测试钝化板的动摩擦系数Ud，普通镀锌钢板的动摩擦系数一般在0.18～0.32，如果摩擦系数过低，钝化板在收卷时会出现打滑问题及后续难以涂装的问题。在CN105316668A专利申请中，公布了水性金属表面处理组合物，可以用于镀锌钢板表面的钝化处理，但钝化膜的摩擦系数较高，润滑性差，难以满足打包钢带捆扎货物时的使用需要。在CN102002299A专利申请中，公布了一种耐指纹涂料及其制备方法，该涂料用在电镀锌表面具有一定的钝化作用，并且在涂料中加入了聚乙烯与聚四氟乙烯按照一定比例混合的蜡浆，钝化膜具备一定的润滑性，但由于有后续的涂装粘附性要求，该涂料中的蜡浆用量不能过多，否则涂装时钝化膜与面漆的粘附性较差。将该涂料用于电镀锌打包钢带时，钝化膜的润滑性仍然难以满足使用需要，继续加大蜡浆用量，则会导致钝化膜耐蚀性降低，且加入过多蜡浆的涂料放置一段时间后会出现蜡浆上浮分层的现象。目前市场上针对镀锌钢板用的无铬钝化剂较多，这些钢板主要用在家电和建筑领域，家电和建筑领域对于钝化板的润滑性没有打包钢带的要求高，将这些无铬钝化剂用在打包钢带上面时，润滑性不足，难以满足实际应用的需要，而特别针对电镀锌打包钢带用的无铬钝化剂则难以见到，因此，需要开发一款电镀锌钢带用无铬钝化剂。
技术实现思路
针对上述现有钝化剂产品的不足，本专利技术的目的在于提供一种电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法，该方法制得钝化剂中不含有六价铬及三价铬，同时为电镀锌钢带的使用提供优异的润滑性，满足其加工使用要求。本专利技术的技术方案如下：一种电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法，所述无铬钝化剂由以下原料制备而成：改性聚四氟乙烯乳液10～50质量份、磷酸盐2～10质量份、锆盐0.5～5质量份、钼酸盐0.5～5质量份、硅酸盐5～20质量份和去离子水50～150质量份；进一步的，所述无铬钝化剂由以下原料制备而成：改性聚四氟乙烯乳液20～40质量份、磷酸盐3～6质量份、锆盐0.5～5质量份、钼酸盐0.5～5质量份、硅酸盐8～15质量份和去离子水65～130质量份；进一步的，所述改性聚四氟乙烯乳液的制备方法如下：步骤1、将0.1～1质量份过硫酸盐与10～20质量份去离子水加入到1#滴加釜，搅拌溶解制备成过硫酸盐溶液；步骤2、将3～6质量份γ―甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷与0.5～2质量份十三氟辛基三甲氧基硅烷分别加入到2#滴加釜，混合均匀；步骤3、将0.3～2质量份全氟辛酸铵和50～80质量份去离子水加入到反应釜，搅拌溶解；步骤4、将步骤1所得过硫酸盐溶液三分之一滴加至步骤3的反应釜中，与反应釜内溶液搅拌混合，反应釜抽真空后通四氟乙烯气体至釜内压力为0.3～3MPa；步骤5、反应釜开启搅拌，升温至40～60℃，通过气体质量流量计控制四氟乙烯气体流速为每小时4.5～7.5质量份；搅拌反应2～3h后，将1#滴加釜中剩余的过硫酸盐溶液的二分之一加入至反应釜；再将2#滴加釜中混合硅烷偶联剂液体滴加到反应釜，滴加时间控制在30～60min，滴加完成后继续保温反应；步骤6、观察气体质量流量计，至四氟乙烯气体总消耗量为30～50质量份时，停止向反应釜通四氟乙烯气体，将剩余的过硫酸盐溶液加入反应釜，保温反应2～3h；步骤7、向反应釜中加入0.5～2质量份OP-10以及0.5～2质量份AEO-9，搅拌20～40min后，反应釜加热至液体开始沸腾，回收蒸汽，该蒸汽为水与全氟辛酸的混合物，检测回收蒸汽中全氟辛酸的含量，计算反应釜中全氟辛酸铵的残留量，直至反应釜液体中无残留全氟辛酸铵；将反应釜降至室温，得到改性聚四氟乙烯乳液；进一步的，步骤1中所述过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的一种或多种；进一步的，所述磷酸盐为磷酸锌、磷酸二氢锌、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸钠和磷酸二氢钠中的一种或多种；进一步的，所述锆盐为醋酸锆、硝酸锆和碳酸锆铵中的一种或多种；进一步的，所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠和钼酸钾中的一种或多种；进一步的，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾和硅酸镁中的一种或多种；进一步的，所述电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤：将磷酸盐、锆盐、钼酸盐及硅酸盐加入到去离子水中搅拌溶解，然后将溶解后的混合液滴加到处于搅拌状态下的改性聚四氟乙烯乳液中，混匀，即得。上述制备方法所得无铬钝化剂，涂覆于电镀锌钢带表面烘干后，会在电镀锌钢带表面形成一层有机-无机杂化膜，其中有机膜为硅烷改性聚四氟乙烯膜，γ―甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷参与四氟乙烯的聚合反应，将硅烷偶联剂接入到聚四氟乙烯链段中，γ―甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷通过水解缩合反应将少量十三氟辛基三甲氧基硅烷接入到聚四氟乙烯支链，提高膜层的疏水性与润滑性，同时γ―甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷的水解缩合速率较慢，在高温蒸馏时，仍会残留部分硅羟基，该膜层中的硅羟基对金属表面具有较强的粘结性，有机膜层对空气中的水分和氧气等具有一定的阻隔作用，同时改性聚四氟乙烯膜具有极低的摩擦系数，使用LabthinkMXD-02摩擦系数仪按照GB/T10006-1988测试，改性聚四氟乙烯膜的动摩擦系数Ud小于0.16，可以赋予电镀锌钢带优异的润滑性；无机膜为磷酸盐、锆盐、钼酸盐、硅酸盐在烘干过程与锌层发生的一系列反应而形成的致密且难溶于水的无机转化膜，该无机转化膜能够阻止锌层进一步的腐蚀，有机膜层与无机转化膜协同作用，为电镀锌钢带提供优异的耐蚀性。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果在于：本专利技术的钝化剂相对于传统钝化剂不含有六价铬及三价铬，相对于普通镀锌钢板用的无铬钝化剂，该电镀锌钢带用无铬钝化剂以改性聚四氟乙烯作为有机膜层，不需另外大量加入其它蜡乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法，其特征在于，所述无铬钝化剂由以下原料制备而成：/n改性聚四氟乙烯乳液10~50质量份、磷酸盐2~10质量份、锆盐0.5~5质量份、钼酸盐0.5~5质量份、硅酸盐5~20质量份和去离子水50~150质量份；/n所述改性聚四氟乙烯乳液的制备方法，其步骤如下：/n步骤1、将0.1~1质量份过硫酸盐与10~20质量份去离子水加入到1#滴加釜，搅拌溶解制备成过硫酸盐溶液；/n步骤2、将3~6质量份γ―甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷与0.5~2质量份十三氟辛基三甲氧基硅烷加入到2#滴加釜，混合均匀；/n步骤3、将0.3~2质量份全氟辛酸铵和50~80质量份去离子水加入到反应釜，搅拌溶解；/n步骤4、将步骤1所得过硫酸盐溶液的三分之一滴加至步骤3的反应釜中，与反应釜内溶液搅拌混合，将反应釜抽真空后通四氟乙烯气体至釜内压力为0.3~3MPa；/n步骤5、反应釜中开启搅拌，升温至40~60℃，通过气体质量流量计控制四氟乙烯气体流速为每小时4.5~7.5质量份；搅拌反应2~3h后，将1#滴加釜中剩余的过硫酸盐溶液的二分之一加入至反应釜；再将2#滴加釜中混合硅烷偶联剂液体滴加到反应釜，滴加时间控制在30~60min，滴加完成后继续保温反应；/n步骤6、观察气体质量流量计，至四氟乙烯气体总消耗量为30~50质量份时，停止向反应釜通四氟乙烯气体，将剩余的过硫酸盐溶液加入反应釜，保温反应2~3h；/n步骤7、向反应釜中加入0.5~2质量份OP-10以及0.5~2质量份AEO-9，搅拌20~40min后，将反应釜加热至液体开始沸腾，直至反应釜液体中无残留全氟辛酸铵；将反应釜降至室温，得到改性聚四氟乙烯乳液。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电镀锌钢带用无铬钝化剂的制备方法，其特征在于，所述无铬钝化剂由以下原料制备而成：
改性聚四氟乙烯乳液10~50质量份、磷酸盐2~10质量份、锆盐0.5~5质量份、钼酸盐0.5~5质量份、硅酸盐5~20质量份和去离子水50~150质量份；
所述改性聚四氟乙烯乳液的制备方法，其步骤如下：
步骤1、将0.1~1质量份过硫酸盐与10~20质量份去离子水加入到1#滴加釜，搅拌溶解制备成过硫酸盐溶液；
步骤2、将3~6质量份γ―甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷与0.5~2质量份十三氟辛基三甲氧基硅烷加入到2#滴加釜，混合均匀；
步骤3、将0.3~2质量份全氟辛酸铵和50~80质量份去离子水加入到反应釜，搅拌溶解；
步骤4、将步骤1所得过硫酸盐溶液的三分之一滴加至步骤3的反应釜中，与反应釜内溶液搅拌混合，将反应釜抽真空后通四氟乙烯气体至釜内压力为0.3~3MPa；
步骤5、反应釜中开启搅拌，升温至40~60℃，通过气体质量流量计控制四氟乙烯气体流速为每小时4.5~7.5质量份；搅拌反应2~3h后，将1#滴加釜中剩余的过硫酸盐溶液的二分之一加入至反应釜；再将2#滴加釜中混合硅烷偶联剂液体滴加到反应釜，滴加时间控制在30~60min，滴加完成后继续保温反应；
步骤6、观察气体质量流量计，至四氟乙烯气体总消耗量为30~50质量份时，停止向反应釜通四氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，陆飚，罗晓锋，郭文勇，
申请(专利权)人：武汉迪赛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42