一种用于镀锌钢板的环保表面处理剂、镀锌钢板及镀锌钢板的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种表面处理剂，尤其涉及一种涂覆于钢板的表面处理剂。本发明还 涉及一种涂覆有该表面处理剂的钢板及该钢板的制造方法。
【背景技术】
[0002] 镀锌钢板通常作为汽车、家用电器、0A制品等零部件使用，尤其是在作为电机壳体 等零部件使用时，会对镀锌钢板进行深冲加工等冲压成型的工艺。为了防止镀锌钢板在运 输和储存过程中因锈蚀而产生白锈，生产钢板时需要涂覆防锈油。另外，为了减少在冲压成 型过程中模具与板材之间的摩擦，防止板材开裂和表面锌层的擦伤，在零件冲压成型过程 中需要向模具添加润滑油，并在零件成型后再进行脱脂清洗。与此同时，镀锌钢板在作为外 部件使用时，必须对其进行涂装（喷粉或喷涂）后以满足外部件的耐蚀要求，在冰箱、冰柜 和商用空调行业还要求镀锌钢板必须与保温泡沫材料（通常为聚氨酯泡沫或聚苯乙烯泡 沫）之间具有良好的附着性，为此，对于镀锌钢板的可涂装性也提出了较高要求。在镀锌钢 板的整个储运、冲压过程中，防锈油、润滑油以及脱脂剂的使用不仅会不利于生产环境，还 会提高生产成本。出于改善镀锌钢板的耐蚀性及加工成型性的目的，现有技术主要采取对 镀锌钢板进行铬酸钝化处理的方法来提高镀锌钢板的耐蚀性，然而，该方法对于镀锌钢板 的加工成型性的改善程度有限。目前，还有一种方法是在经过铬酸盐钝化处理的基础上再 涂覆含有固体润滑助剂（通常为低表面能聚合物，例如，聚烯烃和聚四氟乙烯）的有机树 月旨，以兼顾镀锌钢板的耐蚀性和润滑效果。但是，固体润滑助剂的加入会降低钢板的表面 能，以导致钢板与后涂装漆膜的附着力明显降低，从而影响钢板的可涂装性能。随着环保指 令的不断颁布，含铬的镀锌钢板已经逐渐地被不含铬的环保型产品所取代。
[0003]目前，无铬环保型产品按表面处理类型大致可分为无机型和有机/无机复合型。 无机型润滑膜主要为含有硅、锰、磷等无机化合物的薄膜，该类产品在深拉延加工后也能 获得较好的外观和良好的可涂装性，可是无机型润滑膜并不能明显地提高镀锌钢板的耐蚀 性。有机/无机复合型润滑膜则是以树脂、缓蚀剂、硅烷偶联剂、二氧化硅胶体以及固体润 滑助剂等复合而成的薄膜，不仅具有优良的润滑性、耐蚀性，而且对各种化学介质具有良好 的诸如耐指纹性及耐碱性等抗性。
[0004][0005][0006][0007] 上述专利文献所公开的形成于钢板表面的膜层要么是经由两次涂覆+两次烘烤 而获得的，要么涂覆有此类膜层的钢板并不能达到规定的性能要求。鉴于此，企业期望获得 一种涂覆于钢板的表面处理剂，以使得经涂覆后的钢板具备较好的性能参数，同时还简化 了表面处理剂涂覆于钢板的工艺步骤。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种用于镀锌钢板的环保表面处理剂，经该环保表面处理 剂涂覆后的镀锌钢板具有优异的加工性、优良的耐蚀性及良好的可涂装性。此外，由于该环 保表面处理剂中不含有铬，因此，其具有良好的环境友好性。
[0009] 为了实现上述目的，本发明提出一种用于镀锌钢板的环保表面处理剂，其水溶液 中的各固体分的质量份数为：
[0010] 改性封闭型阳离子聚氨酯树脂A:30-55份；
[0011] 硅烷偶联剂B:32-60份；其中硅烷偶联剂B包括：含有至少一个活性氢的氨基官 能团的有机硅烷偶联剂B1以及含有至少一个环氧基官能团的有机硅烷偶联剂B2,B1/B2为 0. 4-1 ；
[0012] 表面接枝高密度聚乙烯粒子或表面接枝聚酰胺粒子C:3-15份；
[0013] 含钒的化合物D，其以元素钒计算的质量份数为：0. 01-0. 5份；
[0014] 含磷的化合物E，其以元素磷计算的质量份数为0. 5-1. 5份；
[0015] 含氟的钛化合物F，其以元素钛计算的质量份数为0. 1-1份；
[0016] 含铈的化合物G，其以元素铈计算的质量份数为0. 01-1份。
[0017] 在上述技术方案中，将改性封闭型阳离子聚氨酯树脂A的质量份数控制为30~ 55份是因为：当该固体分的质量份数低于30份时，所获得的皮膜的延展性和抗磨损性会降 低，并且该皮膜与其他有机漆膜的涂装附着性也会变劣；而当该固体分的质量份数超过55 份时，所获得的皮膜与镀锌钢板之间的附着性和耐蚀性可能会相应地降低。
[0018] 在此，在上述水溶液中的改性封闭型阳离子聚氨酯树脂A既可以是水溶液，也可 以是水分散型的。
[0019] 需要说明的是，高密度聚乙稀是指采用配位聚合形成的密度在941kg/m3-960kg/m3 之间、结晶度高且分子链排列规整的聚乙烯。
[0020] 上述有机硅烷偶联剂B1和有机硅烷偶联剂B2会在水溶液中进行部分预合成，预 合成后的硅烷化合物可以加强皮膜在平面方向的交联程度，提高皮膜的抗磨损性，提升皮 膜的耐蚀性。同时，预合成后的硅烷化合物中剩余的活性基团还能够与钢板表面反应，增强 皮膜与钢板界面之间的附着性。将硅烷偶联剂B的质量份数控制为32~60份的原因在于： 当该组分的质量份数低于32份时，预合成后硅烷中剩余活性基团量较少，导致与钢板间反 应程度较弱，会降低皮膜的附着性和耐蚀性；而当该组分的质量份数超过60份时，硅烷含 量过高，交联密度过大，会导致皮膜的延展性和成型大幅度降低。
[0021] 本发明技术方案所采用的表面接枝高密度聚乙烯粒子或表面接枝聚酰胺粒子C 是固体润滑助剂，其与皮膜之间所形成的高界面粘结强度能够延缓腐蚀介质沿固体润滑助 剂界面向皮膜内部渗透，降低固体润滑助剂的添加对皮膜耐蚀性的负面影响。对于表面接 枝高密度聚乙烯粒子或表面接枝聚酰胺粒子C来说，需要将其质量份数控制为：3~15份。 若质量份数小于3份，则皮膜表面润滑性和抗磨损性不够，若质量份数大于15份，过多的粒 子存在于皮膜中，腐蚀介质可能会沿表面接枝高密度聚乙烯粒子或表面接枝聚酰胺粒子所 形成的界面渗透到皮膜内部，从而降低皮膜的耐蚀性和耐溶剂性。
[0022] 对于含钒的化合物D来说需要以元素钒的质量份数来计算，将元素钒的质量份数 控制为0. 01~0. 5份的原因在于：当其质量份数不足0. 01份时，皮膜的耐蚀性有可能会降 低，当其质量份数超过〇. 5份时，极有可能导致皮膜的附着性变劣。
[0023] 在此，含钒化合物D中钒的价态可以是+2价到+5价范围内任一种。含钒化合物 D可以是含钒氧化物，例如，氧化钒（+5价）、氧化钒（+3价）等，也可以是氟化物盐，诸如氟 化隹凡（+4价）或氟化银（+5价）等。
[0024] 以磷的化合物E中的元素磷计，如果元素磷的质量份数低于0. 5份，其添加后所 产生的