[发明专利]一种环保无铬锌铝涂液及其制备方法

说明书

本发明提供一种环保无铬锌铝涂液及其制备方法。一种环保无铬锌铝涂液，以质量份数计，包括如下组分：改性纳米材料0.1～5份，金属粉末10～30份，润湿剂0.1～2份，分散剂1～5份，pH调节剂0.1～1份，其他助剂1.2～10.6份和去离子水30～100份，所述的改性纳米材料由硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂对纳米材料进行处理制备得到。本发明在水性无铬达克罗涂液的基础上，通过改性纳米粒子掺杂，进一步解决水性无铬达克罗涂液的耐腐蚀性差、硬度低、耐磨性不足等问题。

技术领域：

本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种环保无铬锌铝涂液及其制备方法。

背景技术：

金属材料作为国民应用中最重要的结构性材料广泛应用于各个领域，它的地位无法取代。但是金属存在一个致命的问题--腐蚀。到目前为止，全球金属因腐蚀而造成报废的总量占年产量的25％～30％，在国内，每年因腐蚀而造成的经济损失达到了2.1万亿，达到GDP的3.3％，造成了严重的国民经济的损失和严重的安全事故。因此，金属的防腐成为一项重要而有意义的工作。锌铝涂层作为迄今最有效的金属材料的表面防腐方法，与传统的电镀锌相比：耐腐蚀涂层耐腐蚀性能极强，是镀锌的7～10倍，无氢脆性，特别适用于高强度受力件，高耐热性，尤其适用于汽车、摩托车发动机部件的高强度构件，高渗透性、高附着性、高耐磨性、高耐气候性、高耐化学品稳定性，迅速在各领域得到了广泛的应用。近年来，由于Cr⁶⁺的强毒性和致癌性，世界各国都限制或者禁止了含铬产品的生产和销售，因此大家都将目光转向无铬锌铝涂液。

无铬锌铝涂层作为达克罗的替代产品，目前全球仅有DELTA、ZINTEK、MAGNI、GEOMET四家无铬锌铝涂液已经实现了产业化，但是真正实现无污水和有害气体排放，具有优异的防腐性和良好的耐候性且不含铬的水性无铬锌铝涂料只有GEOMET。但该涂液价格昂贵，还存在耐蚀性能、耐磨性和硬度不足等缺点，急需改进。

发明内容：

本发明的目的是提供一种环保无铬锌铝涂液及其制备方法，本发明针对目前国内市场无铬锌铝涂液被国际化工巨头垄断且油性无铬锌铝涂液存在环境污染等不足，提供一种绿色环保无废水废气排放和重金属离子的单组份水性无铬锌铝涂液，且该涂液具有耐腐蚀性强、硬度高、耐磨性好和涂覆成本低等优点。

本发明的一个目的是提供了一种环保无铬锌铝涂液，以质量份数计，包括如下组分：改性纳米材料0.1～5份，金属粉末10～30份，润湿剂0.1～2份，分散剂1～5份，pH调节剂0.1～1份，其他助剂1.2～10.6份和去离子水30～100份，所述的改性纳米材料由硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂对纳米材料进行处理制备得到。本发明在水性无铬达克罗涂液的基础上，通过改性纳米粒子掺杂，进一步解决水性无铬达克罗涂液的耐腐蚀性差、硬度低、耐磨性不足等问题。

优选，所述的改性纳米材料由如下步骤制备得到：将纳米材料加入含有质量分数为10％～35％的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，45℃～55℃下搅拌反应4～6小时。更进一步优选，将纳米材料加入含有质量分数为20％的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，45℃～55℃下搅拌反应5小时，即得到改性纳米材料。所述的改性纳米材料选自改性纳米二氧化硅、改性纳米二氧化钛、改性石墨烯、改性纳米氧化锌和改性纳米氧化铝中的一种。纳米材料可以通过各自相应的方法制备得到。所述的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)中的一种。

优选，所述的金属粉末选自锌粉、铝粉、镍粉、镁粉、钛粉和锡粉中的一种以上；所述的润湿剂选自乙二醇、乙醇、正丁醇、丙三醇、二乙二醇和二丙二醇中的一种以上；所述的分散剂选自聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP10)、聚醇、聚氧乙烯辛基苯酚醚-29(OP29)、椰子油二乙醇酰胺(6501)、十二烷基磺酸钠、聚氧乙二醇油酸酯、聚硅氧烷二丙二醇单甲醚和壬基酚聚氧乙烯醚中；所述的pH调节剂选自三乙醇胺、乙酸、乙二胺、盐酸和氢氧化钠中的一种以上。