一种耐蚀水溶性镀锌封闭剂及其制备方法和使用方法与流程

1.本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种耐蚀水溶性镀锌封闭剂及其制备方法和使用方法。


背景技术：

2.目前市场上的镀锌封闭剂存在以下问题：1)传统的封闭剂含有铬等重金属，已经被很多地方的环保部门禁用；2)不含重金属的封闭剂，有的产品因跟镀锌层的结合力较差，受到环境温度骤变时会产生封闭层剥离现象，尤其是紧固件在被紧固过程中受到磨损破坏，造成防腐性能大大降低；3)还有的封闭剂耐高温差，在加热除氰过程中(200℃)会出现变色；4)有的产品封闭后要求高温固化，增加了能耗；5)大多数封闭剂的耐老化、耐水性、耐盐雾及耐酸性腐蚀等性能较差，比如耐盐雾只能做到48-72小时左右，最多做到耐盐雾200-300小时，很难真正满足中高端客户的需求。因此有必要开发一种性能优异的镀锌封闭剂。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：
4.一种耐蚀水溶性镀锌封闭剂，原料组分以质量分数计，包括水性纳米陶瓷树脂30-50％，分散剂0.5-5％，消泡剂0.5-2％，流平剂0.1-2％，无水乙醇5-20％和余量去离子水；
5.所述水性纳米陶瓷树脂，以质量分数计，包括水性丙烯酸聚合物5-15％、硅溶胶溶液5-20％，硅氧烷23-40％、醇类2-15％、10-15％的去离子水，以及微量的金属氧化物。
6.本发明的水性纳米陶瓷树脂为以硅氧烷和硅溶胶为主要原料合成的水性纳米陶瓷树脂，采用公开号为cn106349926a的“一种水性纳米陶瓷复合涂料及其涂装方法”中所公开的复合树脂配方及制备方法制成。具体为，以质量分数计，将水性丙烯酸聚合物5-15％、硅溶胶溶液5-20％，硅氧烷23-40％、醇类2-15％、10-15％的去离子水，以及微量的金属氧化物，经过反应器常温常压搅拌20-60分钟，产生反应，形成水性纳米陶瓷树脂。
7.优选的，所述流平剂为有机硅类流平剂或氟碳化合物类流平剂，具体为byk-346者tego-450或efka-3777中的一种。
8.优选的，所述消泡剂为水性涂料消泡剂，常用聚二甲基硅氧烷，具体为tego-810，中国台湾中亚f111，德谦1811中的一种。
9.优选的，所述分散剂为水性涂料分散剂，具体为aona-5040，mok-5035或byk-190中的一种。
10.所述的耐蚀水溶性镀锌封闭剂的制备方法，步骤如下：
11.步骤一：将去离子水和乙醇按照质量分数比例混合均匀；
12.步骤二：按比例依次加入水性纳米陶瓷树脂、分散剂、消泡剂和流平剂；
13.步骤三：电动搅拌10分钟，静置消泡后得到耐蚀水溶性镀锌封闭剂。
14.优选的，所述电动搅拌速度为1000-1500转/分钟。
15.所述的耐蚀水溶性镀锌封闭剂的使用方法为：将经过电镀锌或者热浸锌的部件清
洗烘干后，在表面温度达到20-50℃时，将部件浸入常温的封闭剂中2-3秒，使部件全部润湿即可取出，去除表面多余液体，60-90℃热风烘干10分钟，自然冷却后即完成了封闭剂的操作。
16.优选的，所述去除表面多余液体采用离心甩干或者吹扫的方式。
17.与现有技术相比，本发明的封闭剂是用水性纳米陶瓷复合树脂作为成膜剂，辅以分散剂、消泡剂、流平剂以及醇类稀释剂等原料配制而成，有益效果有：
18.1、与镀锌层结合牢固，封闭剂中的si、o原子与zn结合，形成牢固的si-o-zn分子结构，可以耐受260℃至零下80℃的使用环境。
19.2、耐盐雾腐蚀功能强，由于水性纳米陶瓷复合树脂的优异封闭效果及耐老化耐腐蚀性能，使得封闭层具有超强的耐盐雾腐蚀功能。本封闭剂系纳米材料，其粒径只有5纳米，其形成的封闭膜更加致密(普通封闭剂一般在20纳米以上)，腐蚀性因子难以侵入，具有更好的封闭和保护效果；本封闭剂是由si和o键形成的无机分子结构为主，其本身的耐老化和耐腐蚀性能远好于有机成分为主的传统封闭剂。镀锌层厚度在8微米的情况下经封闭剂封闭后耐盐雾可以达到720小时以上，是传统电镀锌封闭效果(一般为48-72小时)的数倍，也远超镀锌层厚度达80微米的热浸锌(一般为480小时)的耐盐雾性能。
20.3、封闭剂兼具封闭和钝化功能，是一种环保无毒、低碳、工艺操作简单的新型镀锌封闭剂。
21.与现有技术相比，本发明的制备方法和涂装方法具有操作简单、配置稳定的特点，解决了行业同类产品污染环境、防腐性能低下、高能耗的痛点，在电镀锌和热浸锌等领域的应用具有广阔前景。因此，本发明的用于镀锌产品的封闭剂及其制备方法和涂装方法具有很高的产业利用价值。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例1-5
24.为了表述方便，采用表格形式表达了5个实施例方式的配比与产品性能。
25.表1：镀锌封闭剂的组分和质量分数(％)配方表
[0026][0027]
表1中实施例1-5的配方制备方法，步骤如下：
[0028]
步骤一：将去离子水和乙醇按照质量分数比例混合均匀；
[0029]
步骤二：按比例依次加入水性纳米陶瓷树脂、分散剂、消泡剂和流平剂；
[0030]
步骤三：电动搅拌10分钟，速度为1000-1500转/分钟，静置消泡后得到耐蚀水溶性镀锌封闭剂。
[0031]
按表1中实施例1-5的配方制备成的耐蚀水溶性镀锌封闭剂，进行封闭的使用方法为，将经过电镀锌或者热浸锌的部件清洗烘干后，在表面温度达到20-50℃时，将部件浸入常温的封闭剂中2-3秒，使部件全部润湿即可取出，采用离心甩干或者吹扫的方式去除表面多余液体，60-90℃热风烘干10-20分钟，自然冷却后即完成了封闭剂的操作。
[0032]
对比例1：普通封闭剂电镀锌，如发明专利cn104060261a的配方，主要成分为：偶联苯胺、苯甲酸、乙醇、稀醋酸等有机成分。与镀锌层的结合为物理结合，初始结合力虽然也很好，但是在锌层氧化后易剥离。有机物在受热(200℃)后也会变色，防腐性能随之下降。代表产品有：欧德美dm-501。
[0033]
对比例2：热浸锌，热浸锌是传统的镀锌方式，是将锌在熔融状态下涂覆于金属表面的一种防腐涂装方式，参照标准：gb-t13912-2002。
[0034]
表2：实施例1-5和对比例1-2的镀锌封闭剂的性能测试数据
[0035][0036]
注：高温试验的温度是200℃，是模拟除氢过程(镀锌工艺中的一个环节)
[0037]
中性盐雾试验按照gb/t 10125-1997《人造气氛腐蚀试验-盐雾试验》的标准进行测试。
[0038]
本发明的制备方法和涂装方法具有操作简单、配置稳定的特点，解决了行业同类产品污染环境、防腐性能低下、高能耗的痛点，在电镀锌和热浸锌等领域的应用具有广阔前景。因此，本发明的用于镀锌产品的封闭剂及其制备方法和涂装方法具有很高的产业利用价值。
[0039]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

技术特征：
1.一种耐蚀水溶性镀锌封闭剂，其特征在于：原料组分以质量分数计，包括水性纳米陶瓷树脂30-50％，分散剂0.5-5％，消泡剂0.5-2％，流平剂0.1-2％，无水乙醇5-20％和余量去离子水；所述水性纳米陶瓷树脂，以质量分数计，包括水性丙烯酸聚合物5-15％、硅溶胶溶液5-20％，硅氧烷23-40％、醇类2-15％、10-15％的去离子水，以及微量的金属氧化物。2.根据权利要求1所述的一种耐蚀水溶性镀锌封闭剂，其特征在于：所述流平剂为有机硅类流平剂或氟碳化合物类流平剂。3.根据权利要求1所述的一种耐蚀水溶性镀锌封闭剂，其特征在于：所述消泡剂为水性涂料消泡剂。4.根据权利要求1所述的一种耐蚀水溶性镀锌封闭剂，其特征在于：所述分散剂为水性涂料分散剂。5.一种根据权利要求1-4任一权利要求所述的耐蚀水溶性镀锌封闭剂的制备方法，其特征在于：步骤一：将去离子水和乙醇按照质量分数比例混合均匀；步骤二：按比例依次加入水性纳米陶瓷树脂、分散剂、消泡剂和流平剂；步骤三：电动搅拌10分钟，静置消泡后得到耐蚀水溶性镀锌封闭剂。6.根据权利要求5所述的耐蚀水溶性镀锌封闭剂的使用方法，其特征在于：所述电动搅拌速度为1000-1500转/分钟。7.一种根据权利要求1-4任一权利要求所述的耐蚀水溶性镀锌封闭剂的使用方法，其特征在于：将经过电镀锌或者热浸锌的部件清洗烘干后，在表面温度达到20-50℃时，将部件浸入所述封闭剂中2-3秒，取出，去除表面多余液体，60-90℃热风烘干10-20分钟，自然冷却后即完成了封闭剂的操作。8.根据权利要求7所述的耐蚀水溶性镀锌封闭剂的使用方法，其特征在于：所述去除表面多余液体采用离心甩干或者吹扫的方式。

技术总结
本发明公开了一种耐蚀水溶性镀锌封闭剂及其制备方法和使用方法，其原料组分以质量分数计，包括水性纳米陶瓷树脂30-50％，分散剂0.5-5％，消泡剂0.5-2％，流平剂0.1-2％，无水乙醇5-20％和余量去离子水；所述水性纳米陶瓷树脂，以质量分数计，包括水性丙烯酸聚合物5-15％、硅溶胶溶液5-20％，硅氧烷23-40％、醇类2-15％、10-15％的去离子水，以及微量的金属氧化物。本发明的封闭剂与镀锌层结合牢固，可以耐受260℃至零下80℃的使用环境；具有超强的耐盐雾腐蚀功能，兼具封闭和钝化功能，是一种环保无毒、低碳、工艺操作简单的新型镀锌封闭剂。剂。


技术研发人员：陈业新 陈百毅
受保护的技术使用者：青岛普泰纳米新材料科技有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/28