[发明专利]一种镀锌钢板表面处理剂和一种镀锌钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀锌钢板表面处理剂及其制备方法，和一种镀锌钢板及 其制备方法。

背景技术

为防止钢板表面遭受腐蚀，延长其使用寿命，通常在钢板表面涂覆一层 金属锌。这种涂锌的钢板称为镀锌钢板。

对于刚刚制得的镀锌钢板，有时需要立即对其作“镀后表面处理”，为后 续成型或涂敷涂料等工艺作表面准备，同时也为后续操作、储存和运输过程 中为镀锌钢板提供短期保护。目前，许多表面处理工艺已应用于工业中，如 磷化、铬酸盐化、涂油以及它们的变种和组合。

铬酸盐化从上世纪30年代开始应用于工业界，一度成为镀锌钢板后表 面处理使用最广泛的工艺。铬酸盐化可提供短期防锈和防蚀保护，其过程为， 铬酸、铬盐和无机酸的水溶液在金属表面上产生薄的转化层，金属与溶液之 间的化学反应引起金属溶解，并形成含有复杂的铬和金属化合物的保护膜。 该方法的工艺简单，成本低，抗蚀性能好。但是涂膜中的含铬化合物，特别 是六价铬元素，对人体及环境都有严重危害。

为了寻求对环境友好的工艺，近年来多种无铬有机或无机表面处理技术 得到发展，如含金属钼、钒或锆的无机化学转化膜体系、聚合物水分散体- 二氧化硅体系和聚合物水分散体-硅酸盐体系等等。

目前，将含硅有机-无机纳米杂化材料引入到镀锌板的表面处理工艺是 研究的热点之一。硅烷被用来作为金属表面的防腐蚀的处理剂的研究由来已 久，如：U.S.Patent No.20030049486A1，US20050058843A1与EP 1153089B1 通过引入一种含有乙烯基硅烷与含有烷基的硅烷组合物处理金属(主要是 锌)的表面，US6955728B1则通过用一种含有酰氧基硅烷的处理剂来处理锌 的表面。CN 1887449A与CN 1887451A则将硅烷、水溶性聚合物以及含钒 化合物的组合物作为镀锌钢板的表面处理剂，使钢板表面有耐碱性和耐溶剂 性。但这些表面处理剂或者防腐蚀效果不理想，或者含有有毒重金属元素， 因此，亟待寻求具有同样优异的防腐蚀性能和更加符合环保要求的镀锌钢板 表面处理剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的镀锌钢板表面处理剂防 腐蚀效果不理想，含有有毒重金属的缺陷，而提供一种具有各种优异性能、 且不含有毒重金属元素的镀锌钢板表面处理剂及其制备方法，以及一种涂覆 该表面处理剂的镀锌钢板及其制备方法。

本发明的镀锌钢板表面处理剂含有：A、含环氧基的硅烷衍生物，B、 含烷基的硅烷衍生物，C、烷氧基硅烷衍生物，以及D、下述三种中的一种 或多种：阳离子聚合物水分散体、非离子聚合物水分散体和水溶性聚合物。

成分A：所述的含环氧基的硅烷衍生物是指分子结构中含至少一个环氧 基的硅烷类化合物，较佳的为如式I所示的化合物，最优选缩水甘油醚丙基 甲基二甲氧基硅烷、缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和缩水甘油醚乙基三乙酰 基硅烷中的一种或多种，所述的含环氧基的硅烷衍生物的含量较佳的为 20～45％，更佳的为20～35％，最佳的为20～25％；百分比为其质量占A、B、 C和D总质量的百分比。

式I

其中，Y为C₁-C₆的亚烷基；R为C₁-C₆烷基；X为C₁-C₄烷氧基或C₂-C₄酰 氧基；n为0或1。

成分B：所述的含烷基的硅烷衍生物指分子结构中含至少一个烷基的硅 烷类化合物，较佳的为如式II和/或式III所示的化合物，优选甲基三甲氧基 硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、1，2-二-三乙氧基硅基乙烷。 所述的含烷基的硅烷衍生物的含量较佳的为15～45％，更佳的为15～35％，最 佳的为15～25％；百分比为其质量占A、B、C和D总质量的百分比。

式II                                式III

其中，R和Z独立的为C₁-C₆烷基；M为C₁-C₆亚烷基；X为C₁-C₄烷氧基 或C₂-C₄酰氧基；n为0或1。