[发明专利]用于处理镀锌层退火或镀锌的钢表面的无铬水基涂料

说明书

技术领域

本发明涉及用于金属性表面，如镀锌层退火、镀锌或冷轧的钢基材的生态友好、无铬的抗腐蚀性聚合物涂料组合物。更具体地，本发明涉及用于钢基材的生态友好的水基抗腐蚀涂料组合物，在镀锌或镀锌层退火的钢基材上提供200h白锈抵抗性。

背景技术

金属如铁、铝、铜、镁和它们的合金在不同的工业和家用部件中具有广泛的应用。这些金属在工业中是有用的，因为它们的刚性和高强度(对重量)的特性，但它们在腐蚀性环境中是非常容易受到腐蚀。腐蚀是能量和材料损失的主要原因。尽管在腐蚀科学与技术领域中的很多进步，腐蚀现象(主要是铁、铝、铜、锌、镁及其合金)仍然是世界各地的行业的主要关注。存在高抗腐蚀性的材料，但成本变成使用这些材料的限制。因此，在许多工业应用中，对使用便宜的金属性材料与有效的防腐方法进行了多年研究。

为了至少减少腐蚀，已知利用两种方法：例如被动腐蚀防护和主动腐蚀防护。被动腐蚀防护通常阻挡体膜提供，该阻挡体膜防止腐蚀性物质与金属表面接触，因而阻碍腐蚀过程。然而，在当阻挡体层中形成缺陷的情况下，该涂层不能在这个地方停止腐蚀。第二种方法是主动腐蚀防护，其采用可以降低腐蚀活性的抑制性物质。

工业防护系统包括不同的层，例如预处理，底漆和顶部涂层。预处理起到中间层的作用，该中间层使金属表面与有机涂层之间的附着力增加，并且还提供额外的阻挡体，并最终提供主动腐蚀特性。铬酸盐转化涂层已被用作预处理很长时间，这归因于良好的附着性以及主动腐蚀防护。

然而，使用铬酸盐已成为环境危害，这是因为致癌活性和毒性。防护金属免受腐蚀的通用方法是施加防护性膜涂料。防护性膜涂层通过涂层的化学改性允许待涂覆的基材的期望性质，例如机械强度，光学外观等。存在几种用于在金属上沉积涂层的技术，包括物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积、等离子体喷涂和溶胶-凝胶方法。

溶胶-凝胶方法是化学合成方法，被描述为通过在液体介质中的分子前体的逐步缩合反应而产生氧化物网络。存在两种制备溶胶-凝胶涂层的方法：无机方法和有机方法。无机方法涉及通过胶体悬浮液的形成和溶胶的凝胶化以在连续液相中形成网络的网络演变。有机相是最广泛使用的，其开始于单体金属或准金属的醇盐前体M(OR)n在醇或其它低分子量的有机溶剂中的溶液。这里，M表示网络形成元素，如硅、钛、锆、铝等，并且R通常是烷基。

溶胶-凝胶形成发生于四个阶段：(a)水解(b)缩合和单体聚合以形成链和粒子(c)粒子的生长(d)聚合物结构的聚集随后形成在液体介质中扩展的网络，造成稠化，其形成凝胶。水解和缩合反应同时发生。可以通过各种方法，例如浸涂和旋涂(这些是最常用的)，将溶胶-凝胶涂层施加到金属基材。

此外，为了改善这些氧化硅溶胶-凝胶的性能，添加腐蚀抑制剂。这种方法的目的是避免抑制剂从腐蚀区域的浸出。

现有技术

JP2007070572公开了在热影响区具有改进的防锈性能的涂覆材料组合物。该组合物包括丙烯酰基氨基型热固性树脂，硅酸盐化合物和噻唑类化合物，和/或硅烷偶联剂。

KR20090070024公开了一种无铬处理液，其基于粘合剂树脂、硅酸盐、硅烷、钛、聚氨酯树脂和环氧树脂、碳酸钛和磷酸钛。该发明要求保护用于燃料箱的无铬表面处理的钢板材，并且包含无铬层和电镀锌的锌基金属镀覆的钢板材。

专利申请KR20090065020和WO2007075050还公开了用于燃料箱的经表面处理的无Cr钢片材。所有这些公开的发明教导了在镀锌片材上的24-48小时的腐蚀防护。涂覆的镀锌片材的干膜厚度在5-30微米的范围内，且在超过100℃下干燥湿涂层。

印度专利申请号：1328/KOL/2012描述了一种水基涂料，其可在镀锌层退火的基材上提供500h的红锈腐蚀的抵抗性，并且该涂料溶液在镀锌层退火的基材上仅显示48小时的白锈抵抗性，且在镀锌层退火的基材上提供小于24小时的白锈抵抗性。

虽然在现有技术中已知极少的制剂，但是仍然存在对于可提供更长持续时间的抗腐蚀性的制剂的需要。鉴于上面讨论的现有技术，需要在低的膜厚度(优选小于等于5微米)下具有高抗腐蚀性和良好的附着力性能的无铬涂料。此外，该涂料应当能够通过公知的技术如喷涂，刷涂和辊涂容易地施加在镀锌层退火和镀锌的钢基材上。此外，该无铬涂层应具有良好的成形性能，包括在金属性基材上(优选在低于90℃下)的快速干燥性能。

发明目的

因此，本发明的一个目的是提出一种用于钢基材的生态友好的水基抗腐蚀性涂料组合物，在镀锌和镀锌层退火的钢基材上提供200h的白锈抵抗性。