[发明专利]一种硅烷改进的阴极电泳防护涂层及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅烷改进的阴极电泳防护涂层及其用途。

背景技术

众所周知，除了少量贵重惰性金属（铂、金等）外，绝大多数金属由于在自然条件下易发生腐蚀，在使用之前一般都要经过防护处理以提高其耐蚀性能，延长使用寿命。尽管目前已开发出各种新型的防护技术，有机涂层（包括电泳涂层）仍是目前金属最主要防护手段。传统的有机涂层涂覆技术包含金属表面预处理-底漆-面漆等程序，使用较复杂，并且在这些过程中会加入铬酸盐，磷酸盐，铅化物等，以提高涂层与基体结合力，同时提供腐蚀缓蚀作用。但是这些添加物对环境和生物体有很大的危害和毒性。

硅烷化预处理技术是近年来出现的一种金属预处理技术，主要是采用环境友好的硅烷偶联剂为原料对金属进行预处理，可以有效的避免铬酸盐和磷酸盐处理时对环境造成的污染。

而采用电泳涂装技术在经过预处理之后的金属上制备水性涂层，由于具有环境友好、原料利用率高等特点，在汽车工业中、家电行业中已被广泛应用。

目前，已有使用硅氧烷物质与涂层结合的报道，但是所用的硅烷要么作为电泳漆树脂固化剂，要么使用预先制备好的硅氧烷聚合物。申请号为CN200410095657.7的专利中将硅氧烷作为合成电泳漆涂料的组分之一，即硅烷用量与树脂用量具有近似的当量，其中，硅烷直接作为树脂的固化剂，然而这样加大了应用成本，并且该专利中的硅烷所起的作用是在外加电压下与电泳漆的树脂发生反应，促进电泳漆聚合成膜过程。申请号为CN0312728.1的专利中将硅烷作为乙烯共聚物树脂的改性剂制备水性树脂。而张凯等人（湖南师范大学自然科学学报，2008,31(2):79）中报道了硅氧烷聚合物的水性金属重防腐涂料及水性环氧富锌硅烷重金属防腐涂料的研制的文献报道。

仅采用微少量的硅烷单体作为电泳漆添加剂制备防护性电泳漆涂层，用于提高电泳涂层与金属基体的结合力，进而提高电泳漆防护性能的文献尚未见报道。倘若在电泳漆体系中加入微少量硅烷单体，利用阴极电位作用下产生的OH-离子，促进硅烷Si-(OR)x中的-OR基团的水解形成生成-OH，使在制备电泳漆过程中，金属表面优先生成一层硅烷膜，起到“预处理”的作用，避免了对环境和生物有较大污染和危害的铬酸盐和磷酸盐的使用。同时，未发生水解的-OR基团能与后续电泳漆涂层发生反应，改善了基体与后续电泳漆涂层间的结合力，从而提高了电泳漆涂层的防护性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种硅烷改进的阴极电泳防护涂层及其用途。

硅烷改进的阴极电泳涂层制备方法的步骤如下：

1）向水性电泳涂料中加入质量百分比为0.1 % ~ 5.0 %有机硅烷单体，搅拌均匀，以被保护的金属基材为阴极，以石墨或耐酸不锈钢为阳极，阴阳极间距为20～50 cm，槽液温度为25～30 ℃，电泳电压40～200V，电泳时间1～3 min；

2）用水冲洗除去附着在金属表面残余的电泳漆，自然晾干后，放入空气鼓风干燥箱，120 ~ 200 ℃下固化15 ~ 30 min，得到经硅烷改性的阴极电泳漆涂层，厚度均为23～25 μm。

所述的有机硅氧烷为单硅烷或双硅烷，单硅烷的结构通式为：

其中，R为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基或乙酰基，X为烷基、烯基或被至少一个氨基、环氧基或巯基取代的烷基或烯基、甲氧基、乙氧基或苄基中的一种或多种。

双硅烷结构通式为：

其中，R为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基或乙酰基。Y为CH₂CH₂、(CH₂)₃-NH-(CH₂)₃、(CH₂)₃-S₄-(CH₂)₃.。

所述的水性电泳涂料为：水性环氧树脂、丙烯酸树脂、环氧聚氨酯树脂。

所述的所述被保护的金属为碳钢、镀锌钢、冷轧钢、铝、锌、铜、镁或锡及其合金。

硅烷改进的阴极电泳涂层用于金属的腐蚀防护。

本发明的有益效果是：本发明提供的硅烷改性的阴极电泳涂层的制备工艺简单，无需改变现有电泳工业生产线与生产条件，并且在制备电泳漆之前无需进行铬酸盐或磷酸盐钝化处理，可一步制备出耐蚀性能更好，结合力提高的电泳漆涂层。

附图说明