一种新型、环保高分子陶化液及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于金属表面进行陶化处理的陶化剂，特别是该类陶化剂的配方及复配方法。该发明公开了一种新型、环保的高分子陶化液，其组成由下述原料复配而成：：钛锆化合物10-20份，氟化物2-5份，水性高分子树脂3-10份，二氯氧化锆（钛）1-5份，有机酸2-5份，表面润湿剂0-2份，水55-75份。通过本工艺配置成的陶化液稳定性好、成膜性好，无需用到磷酸盐、重金属等物质，对环境更加环保。该陶化液容易在钢铁、锌和铝材表面形成一层致密的陶化层，适合于常温的喷淋和浸泡处理，无需加热设备，节约能源、易于生产。
【专利说明】一种新型、环保高分子陶化液及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于金属表面进行陶化处理的陶化剂，特别是该类陶化剂的配方及复配方法。
[0002]【背景技术】
钢铁在进行涂装前通常需要进行前处理，包括除油、除锈等工艺，化学前处理方法通常还要在钢铁的表面形成一层化学转化膜，该转化膜既有一定的防腐能力，可以避免零件在喷涂前短暂的时间内返锈，也可以增加零件表面的粗糙度，增强涂料与基底的结合力。目前大部分采用的是磷化工艺，其加入的磷化剂可以在金属表面形成一层磷化膜。磷化剂中常用的含磷化合物多为磷酸，例如中国专利CN1422980A，CN1434150A, CN1401820A,CN1043962A, CN1144278A等。这些磷化液中主要成分(含磷化合物)会导致水的富营养化，对环境有较大危害，因此其排放带来很大问题，如果直接排放，将会严重污染环境，对水中生物及人类生活产生巨大危害。随着环保不断推进，新型无磷转化膜(陶化膜)正在悄然取代传统的磷化膜。新型陶化液主要分为锆系、锆钛系、硅烷系、锆硅烷系等无磷金属表面处理剂，可部分替代磷化液。其主要原料为氟锆酸盐，硅烷偶联剂等。该新型转化膜是由无定形态ZrO2组成的，其形成的纳米涂层取代传统的结晶型磷化保护层，与金属表面和随后的油漆涂层之间有良好的附着力，耐腐蚀性能优良。新型陶化液基本满足工业化的应用要求，但是由于形成的涂层为无机纳米材料，与金属表面的结合力较弱。因此，新型陶化液在金属表面的结合力、表面成膜性能等方面仍然有改善的空间。
【发明内容】
[0003]本发明目的是为了提高陶化液的成膜性、增强涂层与金属之间的结合力。提供一种工艺简单，陶化膜致密，防锈效果好，成膜性强的环保型陶化液及其制备方法。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种新型、高分子陶化液，其组成由下述原料复配而成:钛锆化合物10-20份，氟化物2-5份，水性高分子树脂3-10份，二氯氧化锆(钛)1_5份，有机酸2-5份，表面润湿剂0_2份，水55-75份。
[0005]本发明还提供一种制备上述陶化液的方法，其步骤如下:
一、按比例称取各种原料；
二、在其2/3需水量中加入称取的钛锆化合物，搅拌至溶解；
三、在步骤二制得的溶液中加入氟化物搅拌至溶解；
四、在步骤三制得的溶液中加入水性高分子树脂搅拌至溶解；
五、在步骤四制得的溶液中加入二氯氧化锆(钛)至溶解；
六、在步骤五制得的溶液中加入小分子有机酸，搅拌至溶解；
七、在步骤六制得的溶液中加入表面润湿剂，搅拌至溶解；
八、 在步骤五制得的溶液中加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。
[0006]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:通过该工艺制备的陶化液稳定性好，在钢铁、锌和铝的表面上形成的陶化层更加均匀；与材料表面的结合能力更强，不含磷酸盐等环境污染物，更加绿色环保。该技术方案制备的陶化液适合常温喷淋和浸泡处理，工艺简单，易于操作，且成本较低，适于推广应用。
【具体实施方式】
[0007]—种陶化液，其质量组成为:钛锆化合物10-20份，氟化物2-5份，水性高分子树脂3-10份，二氯氧化锆(钛)1-5份，小分子有机酸2-5份，水55-75份。
[0008]该陶化液的最佳组成(质量分数)为:钛锆化合物12-16份，氟化物3-4份，水性高分子树脂3-5份，二氯氧化错(钛)1_3份，小分子有机酸3-4份，非尚子表面活性剂0.1-0.5份，水65-75份。本发明使用的钛锆化合物可以是:氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟钛酸等中的一种，或者多种；氟化物可以是氢氟酸、氟化钠、氟化钾、氟化铵等中的一种或多种；水性高分子树脂可以是:丙烯酸和马来酸酐的共聚物、丙烯酸衣康酸的共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠等中的一种或多种；小分子有机酸可以是甲酸、乙酸、丙酸、马来酸、丙烯酸、衣康酸等中的一种或多种；表面润湿剂可以是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、拉开粉等中的一种或多种。
[0009]制备上述陶化液的方法如下:
一、按比例称取各种原料；
二、在其2/3需水量中加入称取的钛锆化合物，搅拌至溶解；
三、在步骤二制得的溶液中加入氟化物搅拌至溶解；
四、在步骤三制得的溶液中加入水性高分子树脂搅拌至溶解；
五、在步骤四制得的溶液中加入二氯氧化锆(钛)至溶解；
六、在步骤五制得的溶液中加入小分子有机酸，搅拌至溶解；
七、在步骤六制得的溶液中加入非离子表面活性剂，搅拌至溶解；
八、在步骤五制得的溶液中加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。
[0010]为了便于熟悉该类陶化液的制备，现结合实施例对本发明进行详细描述:
实施例1
一种陶化液的制备方法，其步骤如下:
1)称取氟锆酸7份，氟锆酸钠9份，氟化钾4份，聚丙烯酸6份，二氯氧化锆3份，甲酸2份，丙烯酸1份，月桂醇聚氧乙烯醚0.2份，水67.8份；
2)在40份水中加入7份氟锆酸搅拌至充分溶解；
3)在步骤2中加入9份氟锆酸钠搅拌至充分溶解；
4)在步骤3中加入4份氟化钾搅拌至充分溶解；
5)在步骤4中加入2份甲酸、1份丙烯酸搅拌至溶解；
6)在步骤5中加入6份聚丙烯酸搅拌至充分溶解；
7)在步骤6中加入3份二氯氧化锆搅拌至充分溶解；
8)在步骤7中加入0.2份的月桂醇聚氧乙烯醚搅拌至溶解；
9)在步骤8中加入27 .8份水搅拌至混合均匀即可。
[0011]实施例2
一种陶化液的制备方法，其步骤如下:1)称取氟钛酸5份，氟钛酸钾10份，氟化钠4份，聚丙烯酸7份，二氯氧化锆2份，醋酸3份，水69份；
2)在40份水中加入5份氟钛酸搅拌至充分溶解；
3)在步骤2中加入10份氟钛酸钾搅拌至充分溶解；
4)在步骤3中加入4份氟化钠搅拌至充分溶解；
5)在步骤4中加入3份醋酸搅拌至溶解；
6)在步骤5中加入7份聚丙烯酸搅拌至充分溶解；
7)在步骤6中加入2份二氯氧化锆搅拌至充分溶解；
8)在步骤7中加入29份水搅拌至混合均匀即可。
[0012]实施例3
一种陶化液的制备方法，其步骤如下:
I)称取氟锆酸12份，氟化铵4份，丙烯酸衣康酸的共聚物6份，二氯氧化锆3份，烷基酚聚氧乙烯醚0.2份，水74.8份；
2 )在45份水中加入12份氟锆酸搅拌至充分溶解；
3)在步骤2中加入4份氟化`铵搅拌至充分溶解；
4)在步骤3中加入6份丙烯酸衣康酸的共聚物搅拌至充分溶解；
5)在步骤4中加入3份二氯氧化锆搅拌至充分溶解；
6)在步骤5中加入0.2份烷基酚聚氧乙烯醚搅拌至充分溶解
7)在步骤6中加入29.8份水搅拌至混合均匀即可。
[0013]实施例4
一种陶化液的制备方法，其步骤如下:
1)称取氟钛酸钠15份，氢氟酸3份，聚丙烯酸钠7份，二氯氧化锆2份，马来酸1份，醋酸2份，丙烯酸2份，水68份；
2)40份水中加入3份氢氟酸搅拌至充分溶解；
3)在步骤2中加入15份氟钛酸钠搅拌至充分溶解；
4)在步骤3中加入1份马来酸、2份醋酸、2份丙烯酸搅拌至溶解；
5)在步骤4中加入7份聚丙烯酸钠搅拌至充分溶解；
6)在步骤5中加入2份二氯氧化锆搅拌至充分溶解；
7)在步骤6中加入28份水搅拌至混合均匀即可。
【权利要求】
1.一种新型、高分子陶化液，其组成由下述原料复配而成:钛锆化合物10-20份，氟化物2-5份，水性高分子树脂3-10份，二氯氧化锆(钛)1_5份，有机酸2-5份，表面润湿剂0_2份，水55-75份。
2.一种制备权利要求1所述新型、高分子陶化液的方法，其步骤如下: 一、按比例称取各种原料； 二、在其2/3需水量中加入称取的钛锆化合物，搅拌至溶解； 三、在步骤二制得的溶液中加入氟化物搅拌至溶解； 四、在步骤三制得的溶液中加入水性高分子树脂搅拌至溶解； 五、在步骤四制得的溶液中加入二氯氧化锆(钛)至溶解； 六、在步骤五制得的溶液中加入小分子有机酸，搅拌至溶解； 七、在步骤六制得的溶液中加入表面润湿剂，搅拌至溶解； 八、在步骤五制得的溶液中`加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。
【文档编号】C23C22/34GK103866306SQ201210530451
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月11日 优先权日:2012年12月11日
【发明者】胡磊 申请人:苏州禾川化工新材料科技有限公司