[发明专利]一种用于镀锌板纳米改性丙烯酸树脂乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，特别是提供了一种用于保护镀锌板纳米改性丙烯酸树脂乳液及其制备方法，适用于镀锌件的无铬钝化处理。

背景技术

热镀锌因其耐蚀性好，价格较便宜而被广泛应用于航空、电力、交通、建筑、机械等行业。由于镀锌层在空气中尤其是高湿热环境中易被腐蚀形成暗灰色或白色疏松的腐蚀产物，直接影响了镀锌钢板的外观装饰性和镀层的耐蚀性，所以目前普遍采用铬酸盐钝化以提高其耐蚀性能。但由于六价铬存在严重的毒害和环保问题，因此人们开始把目光转向寻找一种无毒或低毒的铬酸盐替代物，并成为当今国内外表面工程领域中的一个研究热点。中国专利CN 1268583A发明了一种由水溶性丙烯酸酯树脂和钼酸盐配制的无铬钝化液，但依然涉及重金属盐的排放问题，且采用钼酸盐取代铬酸盐的成本相对较高，耐蚀性能还有差距。国内外许多其它的低铬钝化和无铬钝化手段获得的膜层性能都还远低于铬酸盐钝化。

硅溶胶是二氧化硅胶体粒子在水中均匀扩散形成的胶体溶液，其粒径为10～80nm，这种纳米级SiO₂胶体微粒具有很高的化学活性和良好的聚集性，它不仅能提高聚合物的交联密度、对膜的屏蔽性起到增强作用，而且在腐蚀过程中，因其表面化学活性还会产生对镀锌层具有缓蚀作用的沉积膜，因此它是一种优良的抗蚀添加剂。

发明的内容

本发明的目的在于提供一种用于保护镀锌板纳米改性丙烯酸树脂乳液及其制备方法，用于镀锌板的钝化处理，实现了无铬钝化处理，提高了耐蚀性能。

本发明以超分散的硅溶胶(SiO₂)为基础，再以水性丙烯酸树脂为成膜剂，利用纳米颗粒比表面积大，键合稳定性好的特点通过形成一种网状结构大分子聚合物，使有机网络嫁接于无机网络中，制备了一种镀锌钢板用有机/无机杂化薄膜。制备的硅溶胶改性丙烯酸树脂乳液在成膜后呈无色，表面平整、光亮，满足涂膜的外观要求。

本发明的纳米改性丙烯酸树脂乳液的成分为：体积分数5～34％的水溶性丙烯酸树脂，体积分数32～80％纳米硅溶胶，质量分数0.01～5％的助剂，余量为水。

本发明所述的助剂为分散剂、润湿剂或消泡剂；分散剂为TEXAPHOR^3250，TEXAPHOR^3112，Disperbyk-110，Disperbyk-108，EFKA-4010中的任1～3种；润湿剂为Disperbyk-180，Anti-Terra-U，Hydropalat^3275中的1～3种；消泡剂包括Dehydran1620，Dehydran1208中的任一种。

本发明的乳液通过浸涂的方式在镀锌板上形成一层耐蚀性良好的防护膜，取代了传统的铬酸盐钝化工艺。

本发明的制备方法如下：

首先将水溶性丙烯酸树脂与水按1∶1～3的体积比稀释，作为基液，再加入质量分数为0.01～5％各种助剂(分散剂、润湿剂、消泡剂)至该基液中，然后加入体积分数为32～80％纳米硅溶胶以600～1200r/min高速分散30～90min，再结合高频超声和磁力搅拌均匀化共混60～150min，制得的乳液最终纳米粒子的含量为8～20％(质量分数)，各种助剂0.01～5％(质量分数)。

其中：

成膜树脂为北京东联化工有限公司提供，固体含量60wt％的水溶性丙烯酸树脂。纳米粒子为北京飞龙马科贸有限公司生产、牌号SJN-25的溶胶二氧化硅，所用助剂(润湿剂、分散剂、消泡剂)选自汉高(Henkel)公司的TEXAPHOR^3250，TEXAPHOR^3112，Hydropalat^3275，Dehydran1620，Dehydran1208；荷兰埃夫卡助剂公司(EFKA)的EFKA-4010，德国毕克化学公司的Disperbyk-110，Disperbyk-108，Disperbyk-180，Anti-Terra-U。

本发明选用水性丙烯酸树脂乳液和纳米硅溶胶为主要成分，利用纳米颗粒比表面积大，键合稳定性好的特点与水性丙烯酸树脂交联形成一层具有一定厚度并且纳米颗粒稳定分散的有机-无机杂化薄膜来保护镀锌板表面。

本发明与现有技术相比具有如下突出的优点。

1、本法利用纳米硅溶胶比表面积大、键合稳定性好和水溶性丙烯酸树脂成膜性好的特点通过形成一种网状结构大分子聚合物，使有机网络嫁接于无机网络中，制备了一种镀锌钢板用有机/无机杂化薄膜。该防护膜有效提高了镀锌钢板的耐蚀能力。具体实验结果见各实施例。