[发明专利]一种用于热镀锌钢板表面处理的改性硅溶胶无铬钝化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及金属表面防腐技术领域，具体公开了一种用于热镀锌钢板表面处理的改性硅溶胶无铬钝化剂的制备方法及应用。本发明钝化剂是一种环境友好型的无铬钝化剂，主要是通过纳米材料改性的水性树脂、改性硅溶胶、磷酸盐水溶液、含锆化合物的水溶液等原料制备而成。该钝化剂以刮涂的方式在热镀锌钢板表面形成一层钝化膜，表现出优异的耐蚀性、耐黑变性、耐黄变性和涂装性。而且该钝化剂的生产工艺简单、成本低、稳定性好，具有非常高的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及金属表面防腐新材料技术领域，具体涉及一种用于热镀锌钢板表面处理的改性硅溶胶无铬钝化剂的制备方法及其在金属耐蚀性能、耐黑变性能、耐黄变性能和涂装性能方面的应用。

背景技术

热镀锌钢板是镀锌钢板的一种，主要应用于车船、机电、家电、建材等领域。由于热镀锌钢板在生产、储存和使用的过程中，锌层容易腐蚀，严重地影响了热镀锌钢板的使用性和美观性。因此，对热镀锌钢板表面进行防腐处理非常重要。目前，热镀锌钢厂主要采用的是铬酸盐钝化处理，该处理药剂的主要成份为三价铬和六价铬。在铬酸盐钝化处理的过程中，六价铬毒性高且易致癌，对人的身体和环境产生严重的危害。近年来，随着我国对环保的要求越来越高，开始对铬酸盐用于热镀锌钢板表面的防腐处理进行严格管控，要求使用对环境无危害的无铬钝化剂。目前，市面上已经出现了相关的无铬钝化剂产品，但大部分都存在耐蚀性、耐黑变性、耐黄变性和涂装性较差的问题，直接影响了热镀锌钢板的后期使用。因此，有针对性的开发环保型且综合性能优异的无铬钝化剂显得极为迫切且尤为重要。

发明内容

针对以上现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种显著提高热镀锌钢板表面无铬钝化膜各项性能(耐蚀性、耐黑变性、耐黄变性和涂装性)的改性硅溶胶无铬钝化剂，可以作为环保型钝化剂产品广泛应用于热镀锌钢厂。

本发明的第二个目的是在于提供了一种改性硅溶胶无铬钝化剂的制备方法，该钝化剂的生产工艺简单、成本低、稳定性好，有利于扩大生产，具有非常高的工业应用前景。

本发明采用的技术方案是：一种用于热镀锌钢板表面处理的改性硅溶胶无铬钝化剂，该钝化剂由以下质量份的各原料制备而成：(A)纳米材料改性的水性树脂32-80份、(B)改性硅溶胶30-60份、(C)磷酸盐水溶液3-10份、(D)含锆化合物的水溶液2-10份和(E)去离子水10-100份。

优选的方案，一种用于热镀锌钢板表面处理的改性硅溶胶无铬钝化剂，该钝化剂由以下质量份的各原料制备而成：(A)纳米材料改性的水性树脂45-60份、(B)改性硅溶胶35-45份、(C)磷酸盐水溶液3.5-5份、(D)含锆化合物的水溶液2-3份和(E)去离子水60-90份。

优选的方案，所述(A)纳米材料改性的水性树脂为一种水性阳离子型聚氨酯树脂，具体由以下方法制备得到：取100份的聚丙二醇400，70份六亚甲基二异氰酸酯(HDI)加入反应容器中，升温至85℃反应2h；然后降温至60℃，加入2.8份季戊四醇、15份甲基二乙醇胺(MDEA)以及90份丙酮，60℃继续反应2h，降温至42℃，加入12份3-氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌1h，在搅拌下加入360份去离子水，最后用乙酸调节pH至5.0，即得纳米材料改性的水性树脂。

优选的方案，所述(B)改性硅溶胶由以下方法制备得到：向反应釜中加入60份水、1份乙酸和3.8份硫酸钛，升温至50℃；然后滴入6份硅烷偶联剂，滴加完成后反应液在50℃下保温1h，之后冷却至室温，用乙酸调节pH至4.5，即得改性硅溶胶。

优选的方案，所述(B)改性硅溶胶的制备中所用硅烷偶联剂选自乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和甲基乙烯基二乙氧基硅烷中的一种或多种。

优选的方案，所述(C)磷酸盐水溶液的制备方法为：将磷酸盐与去离子水按0.03g/mL-0.15g/mL进行制备，即得；所述磷酸盐选自磷酸二氢钠和/或磷酸二氢锌。