專利名稱：一種水性無鉻鋅鋁涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)方案涉及一種水性涂料及其制備方法，具體涉及一種水性無鉻鋅鋁涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今市場，黑色金屬制品防腐蝕的DACR0MET 涂料涂裝工藝日前正在被無鉻鋅鋁涂料GEOMET 、DEITAMKS 、MAGNi, ZiNTEK 所取代，其中尤以水性、無鉻、環(huán)境友好型 GE0MET 為主流產(chǎn)品。GEOMET 涂料不含任何樹脂成分，這在文獻(xiàn)CN1172135A可提供防腐保護(hù)的水可稀釋性涂料組合物，披露了一種在水介質(zhì)中，以硅烷偶聯(lián)劑的環(huán)氧和硅醇官能團(tuán)與壬基苯酚聚氧乙烯醚的羥基，在高溫條件下(355°C)縮合(交聯(lián))生成低分子的有機(jī)硅碳?xì)滏溁衔镒鳛檎澈蟿?成膜物)，并填充骨料一微細(xì)鋅鋁片狀粉末，最終制成鐵基底材防腐涂料。但幾年來的工業(yè)化涂裝生產(chǎn)證明，該涂料有難聞嗆人的有機(jī)溶劑味道，這種有害難聞有機(jī)溶劑存在的必要性在于涂料中有無害普通溶劑難溶的物質(zhì)成份，并且這種涂料使用壽命短，僅30天就失效。此外，CNl 172135A專利申請中公開的涂料，需烘烤溫度355 °C，不僅消耗能源過高，況且如此高溫烘烤對于彈簧類，高強(qiáng)螺栓母類，薄板類工件，易造成退火和熱變形事故。 并且涂料中含大量微泡，一般涂料用消泡或抑泡劑完全不起作用，最終直接影響涂裝產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種水性無鉻鋅鋁涂料，所述水性無鉻鋅鋁涂料包括使用時予以混合調(diào)勻的A劑和B劑，以所述A劑和B劑的合計重量為 100%，所述A劑包括下列重量百分比的組分
乳化劑1%_5%，
醇10%-25%，
消泡劑0%-5%，
增稠劑0%-0. 3%,
金屬鋅鋁粉或者鋅鋁膏25%-35% ；
所述B劑包括下列重量百分比的組分
去離子水20%-40%，
硅烷偶聯(lián)劑10%-20% ；
其中，所述乳化劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚中的一種或幾種；
所述醇選自1，3-丙二醇、二丙二醇或者它們的混合物；
所述消泡劑選自礦物油型水性消泡劑或者溶劑油；所述礦物油型水性消泡劑優(yōu)選采用BNK-G303消泡劑，所述溶劑油優(yōu)選采用200#溶劑油。所述增稠劑選自羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、非離子型聚氨酯締合型增稠劑中的一種或者幾種；
所述金屬鋅鋁粉或者鋅鋁膏中的鋅鋁的質(zhì)量比為3 1-7 :1，優(yōu)選為3 1-5 1 ； 所述硅烷偶聯(lián)劑為Y—縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。優(yōu)選的，所述金屬鋅鋁粉為片狀，厚度為0. 1-0. 3 μ m,粒徑為8-15 μ m,松裝密度為 0. 9-1. 2g/cm3。優(yōu)選的，所述鋅鋁膏中鋅鋁含量為85wt% 96wt9i)，更優(yōu)選為89wt% 95wt%。優(yōu)選的，所述醇為1，3-丙二醇與二丙二醇的混合物，且1，3-丙二醇與二丙二醇的重量比為4 :6。優(yōu)選的，所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚與脂肪酸聚氧乙烯酯的混合物，且脂肪醇聚氧乙烯醚與脂肪酸聚氧乙烯酯的重量比為3/7-1，所述脂肪醇聚氧乙烯醚與所述脂肪酸聚氧乙烯酯的混合物的HLB值為12-15。更優(yōu)選的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚中脂肪醇為 C14M2的合成醇，其中，聚氧乙烯的聚合度為4-20 ；所述脂肪酸聚氧乙烯酯中脂肪酸是C16 22的飽和脂肪酸，其中，聚氧乙烯的聚合度為7-20。本發(fā)明的水性無鉻鋅鋁涂料的制備方法，包括以下步驟
配制A劑步驟將所述乳化劑、醇、消泡劑、金屬鋅鋁粉或者鋅鋁膏混合，分散均勻，再加入增稠劑，用攪拌機(jī)攪勻；
配制B劑步驟將所述硅烷偶聯(lián)劑加入去離子水中，攪拌至所述溶液呈無色透明為
止；
混合步驟將所述A劑加入所述B劑中，攪拌均勻得水性鋅鋁涂料。優(yōu)選的，所述配制A劑步驟中，分散時采用高速分散機(jī)，分散轉(zhuǎn)速為1400轉(zhuǎn)/分鐘，所述攪拌轉(zhuǎn)速為600 800轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明的有益效果如下
1.本發(fā)明水性無鉻鋅鋁涂料無六價鉻及鉛、汞、鎘重金屬離子化合物，不含苯、二甲苯等有毒有機(jī)溶劑，涂層固化溫度為250-300°C，20分鐘即可，大大地縮短了時間。2.使用該制備方法實現(xiàn)了涂料生產(chǎn)的環(huán)境友好，節(jié)能減排，保障了操作人員生產(chǎn)和人身安全，做到了勞動環(huán)境衛(wèi)生清潔。本發(fā)明涂料業(yè)已通過國際通標(biāo)SGS檢測鑒定，完全符合歐盟2000/53/EG和ROHS指令的規(guī)范要求。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明 效果測試方法
1.測試樣板的制備
采用150 X 70 X 1. Omm的冷軋低碳鋼板，在一端打一 Φ6mm孔，標(biāo)準(zhǔn)樣板在涂覆前先浸泡在200 #溶劑油中用毛刷清洗油污，涼干。隨后，用鋼銼挫四邊，再用0 #砂紙(布)人工打磨至露出灰白鐵基(活化)用軟紙包覆后放入干燥器備用。2.測試鐵基零部件的前處理
將M12 18螺桿若干，或自有機(jī)械零部件若干，先用堿性清洗劑水溶液浸泡(溫度70°C)除油去污，干燥后，送入履帶式拋丸機(jī)拋丸除銹，拋丸機(jī)鋼丸為Φ0. 2 0. 3mm，拋丸 15 30分鐘至工件露出灰白鐵基為合格。取一半上列零部件做磷化處理后，放入干燥器備用。另一半零部件拋丸后冷至室溫，用軟紙包裹放入干燥器備用。3.附著力試驗
采用美國3M公司3N/cm2膠帶(標(biāo)志專用膠帶)檢測涂層附著力，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/ T5270-2005—劃格膠帶法一級合格。4.中性鹽霧試驗(NSS)
執(zhí)行國標(biāo)GB/T 10125—1997,以出現(xiàn)一個紅銹點為終止試驗小時數(shù)。實施例1 1.配制A劑
按重量份數(shù)比，取17. 5份1，3-丙二醇、1份脂肪醇聚氧乙烯醚(國產(chǎn)牌號0-10)、1. 4 份脂肪醇聚氧乙烯醚(國產(chǎn)牌號A-20)、3份200#溶劑油、2份聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚 (國產(chǎn)牌號X-1005)，混合攪拌，添加25份鋅鋁重量比為5 1的片狀復(fù)合粉，用科勒斯高速分散機(jī)(轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分鐘)充分潤濕分散均勻，然后加入0. 1份非離子型聚氨酯締合型增稠劑，用攪拌機(jī)(轉(zhuǎn)速600 800轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌12小時。2.配制 B 齊[J
按重量份數(shù)比，在35份去離子水中，加入Y—縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷15份， 攪拌2小時以上，至溶液呈無色透明為止。3.將A劑加入B劑攪拌10小時得均勻的水性鋅鋁涂料，其涂料粘度(柴氏姊杯) 為30 40秒。4.涂覆將前述測試標(biāo)準(zhǔn)扳，取涂料50克加入噴槍內(nèi)，進(jìn)行噴涂，放入實驗熱風(fēng)烘箱內(nèi)，在300°C下烘烤固化20分鐘，涂層表面呈銀白色金屬光澤，涂層用德產(chǎn)菲希爾D— MPOP測厚儀測得涂層平均值為3 5 μ m，附著力膠帶法一級；
將一涂測試標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行二次噴涂并在300°C下烘烤固化20分鐘，冷卻至常溫，涂層表面呈銀白色金屬光澤，涂層用德產(chǎn)菲希爾D—MPOP測厚儀測得涂層平均值8 9 μ m，附著力膠帶法一級；；
將上列噴涂標(biāo)準(zhǔn)板放入鹽霧試驗箱，依GB/T 10125—1997標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行鹽霧試驗，可達(dá)600小時。取標(biāo)準(zhǔn)板五塊，再復(fù)合涂裝市售氨基樹脂涂料，其復(fù)合涂層厚10 14 μ m，進(jìn)行中性鹽霧試驗(GB/T 10125—1997)，可達(dá)1000小時。實施例2 1.配制A劑
按重量份數(shù)比，加入18份1，3-丙二醇、1. 0份脂肪酸聚氧乙烯酯(國產(chǎn)牌號SG)、1. 8份脂肪醇聚氧乙烯醚(國產(chǎn)牌號A-20)、4份200#溶劑油、20份干粉狀超細(xì)鱗片狀鋅粉、5份干粉狀超細(xì)鱗片狀鋁粉，用科勒斯高速分散機(jī)(轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分鐘)充分潤濕分散均勻，然后加入0. 2份非離子型聚氨酯締合型增稠劑，用攪拌機(jī)(轉(zhuǎn)速600 800轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌12 小時。2按照實施例1的方法配制B劑
3.將A劑加入B劑攪拌10小時得到均勻的水性鋅鋁涂料。
4.取前述拋丸后試涂工件若干，浸入涂液中約10秒，然后離心機(jī)(500 1400轉(zhuǎn) /分鐘)甩去余液，放入熱風(fēng)烘箱內(nèi)烘烤固化，烘烤固化溫度為300°C，時間20分鐘。涂層表面呈銀白色金屬光澤，涂層用德產(chǎn)菲希爾D_MP0P測厚儀測得涂層平均值3 5 μ m，附著力膠帶法一級；重復(fù)上述操作，進(jìn)行二次涂裝固化，冷卻至常溫，涂層表面呈銀白色金屬光澤， 涂層用德產(chǎn)菲希爾D—MPOP測厚儀測得涂層平均值8 9 μ m，附著力膠帶法一級；
將本實施例制得的鋅鋁涂料噴(或浸)涂標(biāo)準(zhǔn)板和試涂工件放入鹽霧試驗箱，依GB/ T10125—1997標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行鹽霧試驗，可達(dá)600小時。實施例3 1.配制A劑
按重量份數(shù)比，加入25份1，3-丙二醇、1. 7份脂肪酸聚氧乙烯酯(國產(chǎn)牌號SE-10)、 1份脂肪醇聚氧乙烯醚(國產(chǎn)牌號A-20)、0. 1份礦物油型水性消泡劑(BNK-G303)、30份膏狀超細(xì)鱗片狀鋅鋁漿(鋅鋁含量89wt%，鋅鋁的質(zhì)量比為4:1)，用科勒斯高速分散機(jī)(轉(zhuǎn)速 1400轉(zhuǎn)/分鐘)充分潤濕分散均勻，然后加入0. 2份羥乙基纖維素增稠劑，用攪拌機(jī)(轉(zhuǎn)速 600 800轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌12小時。2.配制 B 齊[J
在27份去離子水中，加入KH-560硅烷偶聯(lián)劑15份，攪拌2小時以上，至水解液呈無色透明為止。3.將A劑加入B劑攪拌均勻得水性涂料。4.取前述拋丸后試涂工件若干，浸入涂料液中約10秒，然后離心機(jī)(500 1400 轉(zhuǎn)/分鐘)甩去余液，放入熱風(fēng)烘箱內(nèi)烘烤固化，烘烤固化溫度為300°C，時間20分鐘。涂層表面呈銀白色金屬光澤，涂層用德產(chǎn)菲希爾D—MPOP測厚儀測得涂層平均值3 5 μ m， 附著力膠帶法一級；重復(fù)上述操作，進(jìn)行二次涂裝固化，冷卻至常溫，涂層表面呈銀白色金屬光澤，涂層用德產(chǎn)菲希爾D—MPOP測厚儀測得涂層平均值8 9 μ m，附著力膠帶法一級；
將上述噴(浸)涂標(biāo)準(zhǔn)扳和試涂工件放入鹽霧試驗箱，依GB/T10125—1997國標(biāo)進(jìn)行鹽霧試驗600小時為合格。實施例4 1.配制A劑
在IOOOml的燒杯中，取20. 7份1，3-丙二醇、1份脂肪醇聚氧乙烯醚(國產(chǎn)牌號0_10)、1 份脂肪醇聚氧乙烯醚(國產(chǎn)牌號A-20)、2份聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(國產(chǎn)牌號X-1005) 混合攪拌，加入25份膏狀超細(xì)鱗片狀鋅鋁漿(其中，鋅鋁含量為96wt%，鋅鋁重量比為3 1 )， 用科勒斯高速分散機(jī)(轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分鐘)充分潤濕分散至均相，然后加入0. 3份羥丙基甲基纖維素增稠劑，用攪拌機(jī)(轉(zhuǎn)速600 800轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌12小時至增稠劑完全溶解，確保涂層無小顆粒聚合物。2.配制 B 齊[J
在35份去離子水中，加入KH-560硅烷偶聯(lián)劑15份，攪拌2小時以上，至水解液呈無色透明為止。3.將A劑加入B劑攪拌均勻得水性涂料。4.取前述拋丸后試涂工件若干，浸入涂液中約10秒，然后離心機(jī)(500 1400轉(zhuǎn) /分鐘)甩去余液，放入熱風(fēng)烘箱內(nèi)烘烤固化，烘烤固化溫度為300°C，時間20分鐘。涂層表面呈銀白色金屬光澤，涂層用德產(chǎn)菲希爾D—MPOP測厚儀測得涂層平均值3 5 μ m，附著力膠帶法一級；重復(fù)上述操作，進(jìn)行二次涂裝固化，冷卻至常溫，涂層表面呈銀白色金屬光澤， 涂層用德產(chǎn)菲希爾D—MPOP測厚儀測得涂層平均值8 9 μ m，附著力膠帶法一級；
將本實施例鋅鋁涂料涂覆工件，再用市售TS-100#無機(jī)硅酸鹽涂料復(fù)合涂裝，其復(fù)合涂層厚為10 12“111，進(jìn)行中性鹽霧試驗(68/110125—1997)，可達(dá)1000小時。實施實例5 1.配制A劑
按重量份數(shù)比，加入10份1，3-丙二醇、15份的二丙二醇、1.8份脂肪酸聚氧乙烯酯(國產(chǎn)牌號SE-10)、1份脂肪醇聚氧乙烯醚(國產(chǎn)牌號A-20)、30份膏狀超細(xì)鱗片狀鋅鋁漿(其中，鋅鋁含量為92wt%，鋅鋁的質(zhì)量比為4:1)，用科勒斯高速分散機(jī)(轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分鐘)充分潤濕分散均勻，然后加入0. 2份羥乙基纖維素增稠劑，用實驗室攪拌機(jī)(轉(zhuǎn)速600 800 轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌12小時。2.配制B劑
在25份去離子水中，加入KH-560硅烷偶聯(lián)劑17份，攪拌2小時以上，至水解液呈無色透明為止。3.將A劑加入B劑攪拌均勻得水性涂料。4.取前述拋丸后試涂工件若干，浸入涂料液中約10秒，然后離心機(jī)(500 1400 轉(zhuǎn)/分鐘)甩去余液，放入熱風(fēng)烘箱內(nèi)烘烤固化，烘烤固化溫度為300°C，時間20分鐘。涂層表面呈銀白色金屬光澤，涂層用德產(chǎn)菲希爾D—MPOP測厚儀測得涂層平均值3 5 μ m， 附著力膠帶法一級；重復(fù)上述操作，進(jìn)行二次涂裝固化，冷卻至常溫，涂層表面呈銀白色金屬光澤，涂層用德產(chǎn)菲希爾D—MPOP測厚儀測得涂層平均值8 9 μ m，附著力膠帶法一級；
將上述噴(浸)涂標(biāo)準(zhǔn)扳和試涂工件放入鹽霧試驗箱，依GB/T 10125—1997國標(biāo)進(jìn)行鹽霧試驗，可達(dá)600小時。本發(fā)明水性無鉻鋅鋁涂料無六價鉻及鉛、汞、鎘重金屬離子化合物，不含苯、二甲苯等有毒有機(jī)溶劑，涂層固化溫度為250-350°C，20分鐘即可，一并實現(xiàn)了涂料生產(chǎn)和應(yīng)用的環(huán)境友好，節(jié)能減排，保障了操作人員生產(chǎn)和人身安全，做到了勞動環(huán)境衛(wèi)生清潔。本發(fā)明涂料業(yè)已通過國際通標(biāo)SGS檢測鑒定，完全符合歐盟2000/53/EG和ROHS指令的規(guī)范要求。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種水性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于，所述水性無鉻鋅鋁涂料包括使用時予以混合調(diào)勻的A劑和B劑，以所述A劑和B劑的合計重量為100%，所述A劑包括下列重量百分比的組分乳化劑1%_5%，醇10%-25%，消泡劑0%-5%，增稠劑0%-0. 3%,金屬鋅鋁粉或者鋅鋁膏25%-35% ；所述B劑包括下列重量百分比的組分去離子水20%-40%，硅烷偶聯(lián)劑10%-20% ；其中，所述乳化劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚中的一種或幾種；所述醇選自1，3-丙二醇、二丙二醇或者它們的混合物； 所述消泡劑選自礦物油型水性消泡劑或者溶劑油；所述增稠劑選自羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、非離子型聚氨酯締合型增稠劑中的一種或者幾種；所述金屬鋅鋁粉或者鋅鋁膏中的鋅鋁的質(zhì)量比為3 1-7 1 ； 所述硅烷偶聯(lián)劑為Y—縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
2.如權(quán)利要求1所述水性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于，所述金屬鋅鋁粉為片狀，厚度為 0. 1-0. 3 μ m，粒徑為 8-15 μ m，松裝密度為 0. 9-1. 2g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述水性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于，所述醇為1，3-丙二醇與二丙二醇的混合物，且1，3-丙二醇與二丙二醇的重量比為4 :6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述水性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于，所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚與脂肪酸聚氧乙烯酯的混合物，且脂肪醇聚氧乙烯醚與脂肪酸聚氧乙烯酯的重量比為3/7-1，所述脂肪醇聚氧乙烯醚與所述脂肪酸聚氧乙烯酯的混合物的HLB值為12-15。
5 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性無鉻鋅鋁涂料，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚中脂肪醇為C14M2的合成醇，其中，聚氧乙烯的聚合度為4-20 ；所述脂肪酸聚氧乙烯酯中脂肪酸是C16M2的飽和脂肪酸，其中，聚氧乙烯的聚合度為7-20。
6.一種如權(quán)利要求1至5任一項所述的水性無鉻鋅鋁涂料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟配制A劑步驟將所述乳化劑、醇、消泡劑、金屬鋅鋁粉或者鋅鋁膏混合，分散均勻，再加入增稠劑，用攪拌機(jī)攪勻；配制B劑步驟將所述硅烷偶聯(lián)劑加入去離子水中，攪拌至所述溶液呈無色透明為止；混合步驟將所述A劑加入所述B劑中，攪拌均勻得水性鋅鋁涂料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述配制A劑步驟中，分散時采用高速分散機(jī)，分散轉(zhuǎn)速為1400轉(zhuǎn)/分鐘，所述攪拌轉(zhuǎn)速為600 800轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水性無鉻鋅鋁涂料，它包括使用時予以混合調(diào)勻的A劑和B劑，以A劑和B劑的合計重量為100%，A劑包括下列重量百分比的組分乳化劑1%-5%，醇10%-25%，消泡劑0%-5%，增稠劑0%-0.3%，金屬鋅鋁粉或者鋅鋁膏25%-35%；所述B劑包括下列重量百分比的組分去離子水20%-40%，硅烷偶聯(lián)劑10%-20%。本發(fā)明水性無鉻鋅鋁涂料無六價鉻及鉛、汞、鎘重金屬離子化合物，不含苯、二甲苯等有毒有機(jī)溶劑，涂層固化溫度為250-300℃，20分鐘即可，大大地縮短了時間。本發(fā)明還提供了該水性無鉻鋅鋁涂料的制備及其涂覆方法。
文檔編號C09D7/12GK102504700SQ20111035216
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者伏志宏, 劉偉晶, 吳濤, 周少強(qiáng), 師平, 李昌政, 李清湘, 李璇, 林興銘, 王宏聲, 胡建軍, 藍(lán)戈, 邱剛, 陳云鵬, 黃建民 申請人:深圳市中金嶺南科技有限公司