耐腐蝕的鍍鋅鋼板及其製備方法

2023-07-10 00:05:56

耐腐蝕的鍍鋅鋼板及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐腐蝕的鍍鋅鋼板及其製備方法，所述耐腐蝕鍍鋅鋼板包括由內而外依次設置的基板、底部防護層以及面部防護層。本發明選用低成本的有機矽和環境友好的鈰鹽進行多重封護，利用有機矽中的氨基與鍍鋅鋼板的良好結合力、環氧基的環氧作用、含硫有機矽的疏水性以及鈰鹽的緩蝕作用，在鍍鋅鋼板表面形成一層與基底結合牢固，結構緻密，抗腐蝕性能好的底部防護層，同時在底部防護層的表面塗覆了一層氟碳樹脂塗層(面部防護層)，進一步提高鍍鋅鋼板的耐腐蝕性和耐候性。
【專利說明】耐腐蝕的鍍鋅鋼板及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及材料【技術領域】，特別是涉及一種耐腐蝕的鍍鋅鋼板及其製備方法。

【背景技術】
[0002] 鍍鋅鋼板價格低廉、性能優異，被廣泛應用於家電、航空等領域，但在溼熱條件下， 鍍鋅板易生白鏽，所以對其進行鈍化保護是非常必要的。
[0003] 傳統的鈍化方法主要是採用鉻酸鹽鈍化，由於其處理工藝簡單、膜結合力好、耐腐 蝕性高以及自修復能力好的特點，一直以來都倍受青睞。但是後來發現六價鉻對人體和環 境有嚴重的毒害作用，各個國家開始實施相關的法律限制鉻酸鹽鈍化工藝的使用，這無疑 促進了無鉻鈍化工藝的快速發展。無鉻鈍化技術主要包括無機鈍化、有機鈍化和無機-有 機複合鈍化。無機鈍化主要包括鑰酸鹽、矽酸鹽、稀土鹽等無機鹽鈍化，其耐熱性能優秀但 耐蝕性稍差；有機鈍化主要包括植酸、單寧酸、矽烷、樹脂等有機物鈍化，其耐蝕性較好但耐 熱性和附著力等性能稍差；而無機與有機複合鈍化同時兼具了兩者的優點。近年來研究較 多的無機-有機複合鈍化工藝有有機酸類，植酸、單寧酸等與無機物的複合鈍化；有機樹脂 類，丙烯酸樹脂、聚氨酯等與無機物的鈍化，但它們的鈍化液一般穩定性較差，體系工藝較 複雜,需要較高的烘乾溫度和相應的設備,成本較高。


【發明內容】

[0004] 基於此，本發明的目的是提供一種耐腐蝕的鍍鋅鋼板。
[0005] 具體的技術方案如下：
[0006] -種耐腐蝕的鍍鋅鋼板，包括由內而外依次設置的基板、底部防護層以及面部防 護層；
[0007] 所述底部防護層由第一底部封護劑與第二底部封護劑固化而成；所述第一底部封 護劑組成如下：
[0008] 含氨基的有機矽 20-40mL
[0009] 含環氧基的有機矽 0.l-70mL
[0010] 醋酸丁酯 O-IOOmL
[0011] 其中氨基與環氧基的摩爾比為I:1. 5-2 ;
[0012] 所述第二底部封護劑組成如下：
[0013] 含硫有機矽，其中硫含量 9-10g/L
[0014] Ce(NO3) 3 · 6H20 4X1(Γ5_9Χl(T5mol/L
[0015] H2O 5〇-60mL/L
[0016] 餘量為無水乙醇；
[0017] 所述面部防護層由面部封護劑固化而成，所述面部封護劑由如下組分製備而成：
[0018] A組分： 380-420mL/L
[0019] B組分：多異氰酸酯固化劑 40-60mL/L
[0020] CF3-CH2-CH2-Si(OCH3) 3 40_60mL/L
[0021] 餘量為醋酸丁酯；
[0022] 所述A組分包括如下質量百分比的組份：
[0023] 四氟樹脂 58.0-62.0% 分散劑 0.2-0.4% 欽白粉 22.0-24.0% 流平劑 0.15-0.25% 乙酸丁酯 40-6.0% 曱基異丁基酮 10.0-13.0%。
[0024] 在其中一個實施例中，所述含氨基的有機矽選自氨基矽油或Y-氨丙基三乙氧基 矽烷；所述含環氧基的有機矽為γ-(2, 3-環氧丙氧）丙基三甲氧基矽烷；所述含硫有機矽 選自雙_[Y-(二乙氧基娃）丙基]四硫化物或Y-疏丙基二甲氧基娃燒。
[0025] 在其中一個實施例中，所述多異氰酸酯固化劑為HDI縮二脲。
[0026] 在其中一個實施例中，所述底部防護層的厚度為15-20μm，面部防護層的厚度為 25-35μm〇
[0027] 在其中一個實施例中，所述分散劑選自海明斯德謙904S型分散劑；所述流平劑選 自海明斯德謙835型流平劑。
[0028] 本發明的另一目的是提供上述耐腐蝕鍍鋅鋼板的製備方法。
[0029] 具體的技術方案如下：
[0030] 上述耐腐蝕的鍍鋅鋼板的製備方法，包括如下步驟：
[0031] (1)第一底部封護劑的製備：將含氨基的有機娃與含環氧基的有機娃混合，添加 醋酸丁酯加以稀釋，充分攪拌後即得；
[0032] (2)第二底部封護劑的製備：將含硫有機矽、水以及無水乙醇混勻，加入 Ce(NO3) 3 · 6H20,調pH值至 6-7,攪拌 0· 5-1. 5h，靜置水解 70-75h，即得；
[0033] (3)面部封護劑的製備：將A組分、B組分和CF3-CH2-CH2-Si(OCH3) 3分別溶於醋酸 丁酯，然後混合攪拌均勻，即得；
[0034] (4)底部防護層的製備：將基板放入第一底部封護劑中，1.5-2. 5min後取出， 2-3min後再放入第二底部封護劑中，I. 5-2. 5min後取出，放置20-28h，固化後即在基板上 形成一層底部防護層；
[0035] (5)面部防護層的製備：將步驟（4)得到的鍍鋅鋼板放入面部封護劑中， I. 5-2. 5min後取出，再在NaBr飽和溶液中放置6-8d，即在底部防護層上固化形成面部防護 層，即得所述耐腐蝕的鍍鋅鋼板。
[0036] 在其中一個實施例中，所述固化的溫度為室溫。
[0037] 在其中一個實施例中，所述底部防護層的厚度為15-20μm，面部防護層的厚度為 25-35μm〇
[0038] 本發明的有益效果如下：
[0039] 本發明結合無機-有機複合鈍化的優勢，選用低成本的有機矽和環境友好的鈰鹽 進行多重封護，利用有機矽中的氨基與鍍鋅鋼板的良好結合力、環氧基的環氧作用、含硫有 機矽的疏水性以及鈰鹽的緩蝕作用，在鍍鋅鋼板表面形成一層與基底結合牢固，結構緻密， 抗腐蝕性能好的底部防護層。不僅如此，本發明在底部防護層的表面塗覆了一層氟碳樹脂 塗層（面部防護層），不僅進一步提高了鍍鋅鋼板的耐腐蝕性，而且提高了其耐候性，使鍍 鋅鋼板的耐腐蝕性能得到極大的提高。

【具體實施方式】
[0040] 本發明實施例所使用的原料如下：
[0041] 分散劑購自海明斯德謙904S型分散劑；
[0042] 流平劑購自海明斯德謙835型流平劑。
[0043] 以下通過實施例對本申請做進一步的闡述。
[0044] 實施例1
[0045] 本實施例一種耐腐蝕的鍍鋅鋼板，包括由內而外依次設置的基板、底部防護層以 及面部防護層；
[0046] 所述底部防護層由第一底部封護劑與第二底部封護劑固化而成；所述第一底部封 護劑包含如下組份：
[0047] 氨基矽油 28. 5mL
[0048] Y_ (2, 3-環氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒（KH-560) 167. 8UL
[0049]醋酸丁酯 71. 3mL;
[0050] 所述第二底部封護劑包含如下組分：
[0051] 雙-[γ-(三乙氧基矽)丙基]四硫化物(Si-69) 4.5mL Ce(N〇3).r6H20 0.0035g H,2〇 5.5mL 無水乙醇 90m L;
[0052] 所述面部防護層由面部封護劑固化而成，所述面部封護劑由如下組分製備而成：
[0053] A組分： 40mL
[0054] B組分：多異氰酸酯固化劑(HDI縮二脲）5mL CF^-CH2-CH2-Si(OCH3)I 5mL 醋酸丁酯 50mL;
[0055] 所述A組分包括如下質量百分比的組份：
[0056] 四氟樹脂 60% 分散劑（聚丙烯酸醋共聚物) 0.3% 欽白粉 23.0% 流平劑（高分子羧酸與改性聚矽氧烷的混合物) 0.2% 乙酸丁酯 5.0% 曱基異丁基酮 11.5%。
[0057] 上述耐腐蝕的鍍鋅鋼板的製備方法，包括如下步驟：
[0058] (1)第一底部封護劑的製備：將氨基矽油溶於醋酸丁酯，攪拌均勻後加入 Y- (2, 3-環氧丙氧）丙基三甲氧基矽烷，充分攪拌後即得；
[0059] (2)第二底部封護劑的製備：將雙-U-(三乙氧基矽）丙基]四硫化物、水以及 無水乙醇混勻，加入Ce(NO3) 3 · 6H20,調pH值至6-7,攪拌lh，靜置水解72h，即得；
[0060] (3)面部封護劑的製備：將A組分、B組分和CF3-CH2-CH2-Si(OCH3) 3分別溶於醋酸 丁酯，然後混合攪拌均勻，即得；
[0061] (4)底部防護層的製備：將基板放入第一底部封護劑中，2min後取出，2-3min後再 放入第二底部封護劑中，2min後取出，放置24h，固化後即在基板上形成一層底部防護層， 厚度為15-20μπι;
[0062] (5)面部防護層的製備：將步驟（4)得到的鍍鋅鋼板放入面部封護劑中，2min 後取出，再在NaBr飽和溶液中放置7d，即在底部防護層上固化形成面部防護層，厚度為 25-35μm，即得所述耐腐蝕的鍍鋅鋼板。
[0063] 對實施例1製備得到的耐腐蝕鍍鋅鋼板進行性能測試，其耐醋酸鉛點滴時間長達 l〇h，附著力試驗參照GB/T9286-1998達到1級，Tafel極劃曲線測得耐腐蝕鍍鋅鋼板的自 腐蝕電流相對於空白鍍鋅板降低了近1個數量級，電化學阻抗測得耐腐蝕鍍鋅板的阻抗相 對於空白鍍鋅板提高了近5倍。
[0064]實施例2
[0065] 本實施例一種耐腐蝕的鍍鋅鋼板，包括由內而外依次設置的基板、底部防護層以 及面部防護層；
[0066] 所述底部防護層由第一底部封護劑與第二底部封護劑固化而成；所述第一底部封 護劑包含如下組份：
[0067] Y -氨丙基三乙氧基娃燒（KH-550) 36. 67mL
[0068] Y _ (2, 3-環氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒（KH-560) 63. 33mL；
[0069] 所述第二底部封護劑包含如下組分：
[0070] 雙-[γ-(三乙氧基矽)丙基]四硫化物(Si-69) 4.5mL Ce(N0.)r6H20 0.0022g H2O 5.5mL 無水乙醇 90mL;
[0071] 所述面部防護層由面部封護劑固化而成，所述面部封護劑由如下組分製備而成：
[0072] A組分： 38mL B組分：多異氰酸酯固化劑(HDI縮二脲) 6mL CF3-CH2-CH2-Si(OCH 3)3 6mL 醋酸丁酯 50mL;
[0073] 所述A組分包括如下質量百分比的組份：
[0074] 四氟樹脂 60% 分散劑（聚丙烯酸酯共聚物) 0.3% 鈦白粉 23.0% 流平劑（高分子羧酸與改性聚矽氧烷的混合物) 0.2% 乙酸丁酯 5 0% 曱基異丁基酮 11.5%。
[0075] 上述耐腐蝕的鍍鋅鋼板的製備方法，包括如下步驟：
[0076] (1)第一底部封護劑的製備：將Y-氨丙基三乙氧基矽烷（KH-550)與Y-(2, 3-環 氧丙氧）丙基三甲氧基矽烷（KH-560)按比例混合，充分攪拌後即得；
[0077] (2)第二底部封護劑的製備：將雙-U-(三乙氧基矽）丙基]四硫化物、水以及 無水乙醇混勻，加入Ce(NO3) 3 · 6H20,調pH值至6-7,攪拌lh，靜置水解72h，即得；
[0078] (3)面部封護劑的製備：將A組分、B組分和CF3-CH2-CH2-Si(OCH3) 3分別溶於醋酸 丁酯，然後混合攪拌均勻，即得；
[0079] (4)底部防護層的製備：將基板放入第一底部封護劑中，2min後取出，2-3min後再 放入第二底部封護劑中，2min後取出，放置24h，固化後即在基板上形成一層底部防護層， 厚度為15-20μπι;
[0080] (5)面部防護層的製備：將步驟（4)得到的鍍鋅鋼板放入面部封護劑中，2min 後取出，再在NaBr飽和溶液中放置7d，即在底部防護層上固化形成面部防護層，厚度為 25-35μm，即得所述耐腐蝕的鍍鋅鋼板。
[0081] 對實施例2製備得到的耐腐蝕鍍鋅鋼板進行性能測試，結果與實施例1類似。
[0082] 實施例3
[0083] 本實施例一種耐腐蝕的鍍鋅鋼板，包括由內而外依次設置的基板、底部防護層以 及面部防護層；
[0084] 所述底部防護層由第一底部封護劑與第二底部封護劑固化而成；所述第一底部封 護劑包含如下組份：
[0085]Y-氨丙基三乙氧基娃燒（KH-550) 36. 67mL
[0086]Y_ (2, 3-環氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒（KH-560) 63. 33mL
[0087] 所述第二底部封護劑包含如下組分：
[0088] γ-巰丙基三曱氧基矽烷（A-189) 5 9mL Ce(N03)3-6H20 0.0024g
[0089] H2O 5.4mL 無水乙醇 88.7mL;
[0090] 所述面部防護層由面部封護劑固化而成，所述面部封護劑由如下組分製備而成：
[0091] A組分： 42mL B組分：多異氰酸酯固化劑(HDI縮二脲）4mL CFi-CH2-CH2-Si(OCH3)I 4mL 醋酸丁酯 50mL
[0092] 所述A組分包括如下質量百分比的組份：
[0093] 四氟樹脂 60% 分散劑（聚丙烯酸酯共聚物） 0.3% 鈦白粉 23.0% 流平劑（高分子羧酸與改性聚矽氧烷的混合物） 0.2% 乙酸丁酯 5.0% 曱基異丁基酮 11.5%。
[0094] 上述耐腐蝕的鍍鋅鋼板的製備方法，包括如下步驟：
[0095] (1)第一底部封護劑的製備：將Y-氨丙基三乙氧基矽烷（KH-550)與Y_(2, 3-環 氧丙氧）丙基三甲氧基矽烷（KH-560)按比例混合，充分攪拌後即得；
[0096] (2)第二底部封護劑的製備：將Y-巰丙基三甲氧基矽烷、水以及無水乙醇混勻， 加入Ce(NO3) 3 · 6H20,調pH值至6-7,攪拌lh，靜置水解72h，即得；
[0097] (3)面部封護劑的製備：將A組分、B組分和CF3-CH2-CH2-Si(OCH3) 3分別溶於醋酸 丁酯，然後混合攪拌均勻，即得；
[0098] (4)底部防護層的製備：將基板放入第一底部封護劑中，2min後取出，2-3min後再 放入第二底部封護劑中，2min後取出，放置24h，固化後即在基板上形成一層底部防護層， 厚度為15-20μπι;
[0099] (5)面部防護層的製備：將步驟（4)得到的鍍鋅鋼板放入面部封護劑中，2min 後取出，再在NaBr飽和溶液中放置7d，即在底部防護層上固化形成面部防護層，厚度為 25-35μm，即得所述耐腐蝕的鍍鋅鋼板。
[0100] 對實施例3製備得到的耐腐蝕鍍鋅鋼板進行性能測試，結果與實施例1類似。
[0101] 以上數據表明，採用本發明的鍍鋅鋼板防腐蝕方法後，鍍鋅鋼板的耐腐蝕性能得 到很大提1?。
[0102] 以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並 不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種耐腐蝕的鍍鋅鋼板，其特徵在於，包括由內而外依次設置的基板、底部防護層以 及面部防護層； 所述底部防護層由第一底部封護劑與第二底部封護劑固化而成；所述第一底部封護劑 組成如下： 含氨基的有機矽 20-40mL 含環氧基的有機矽 0. l_70mL 醋酸丁酯 O-IOOmL 其中氨基與環氧基的摩爾比為I :1. 5-2 ; 所述第二底部封護劑組成如下： 含硫有機矽，其中硫含量為 9-10g/L Ce (NO3) 3 * 6H20 4 X 10-5-9 X 10-5mol/L H2O 50-60mL/L 餘量為無水乙醇； 所述面部防護層由面部封護劑固化而成，所述面部封護劑由如下組分製備而成： A 組分： 380-420mL/L B組分：多異氰酸酯固化劑 40-60mL/L CF3-CH2-CH2-Si (OCH3) 3 4〇-60mL/L 餘量為醋酸丁酯； 所述A組分包括如下質量百分比的組份：
2. 根據權利要求1所述的耐腐蝕的鍍鋅鋼板，其特徵在於，所述含氨基的有機矽選自 氨基娃油或Y _氨丙基二乙氧基娃燒；所述含環氧基的有機娃為Y - (2, 3-環氧丙氧）丙基 三甲氧基矽烷；所述含硫有機矽選自雙-[Y-(三乙氧基矽）丙基]四硫化物或Y-巰丙基 二甲氧基娃燒。
3. 根據權利要求1所述的耐腐蝕的鍍鋅鋼板，其特徵在於，所述多異氰酸酯固化劑為 HDI縮二脲。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的耐腐蝕的鍍鋅鋼板，其特徵在於，所述底部防護層 的厚度為15-20 iim，面部防護層的厚度為25-35 iim。
5. 根據權利要求1-3任一項所述的耐腐蝕的鍍鋅鋼板，其特徵在於，所述分散劑選自 海明斯德謙904S型分散劑；所述流平劑選自海明斯德謙835型流平劑。
6. 權利要求1-5任一項所述的耐腐蝕的鍍鋅鋼板的製備方法，其特徵在於，包括如下 步驟： (1) 第一底部封護劑的製備：將含氨基的有機矽與含環氧基的有機矽混合，添加醋酸 丁酯加以稀釋，充分攪拌後即得； (2) 第二底部封護劑的製備：將含硫有機矽、水以及無水乙醇混勻，加入 Ce (NO3) 3 ? 6H20,調 pH 值至 6-7,攪拌 0? 5-1. 5h，靜置水解 70-75h，即得； ⑶面部封護劑的製備：將A組分、B組分和CF3-CH2-CH2-Si (OCH3) 3分別溶於醋酸丁酯， 然後混合攪拌均勻，即得； (4) 底部防護層的製備：將基板放入第一底部封護劑中，I. 5-2. 5min後取出，2-3min後 再放入第二底部封護劑中，I. 5-2. 5min後取出，放置20-28h，固化後即在基板上形成一層 底部防護層； (5) 面部防護層的製備：將步驟（4)得到的鍍鋅鋼板放入面部封護劑中，I. 5-2. 5min後 取出，再在NaBr飽和溶液中放置6-8d，即在底部防護層上固化形成面部防護層，即得所述 耐腐蝕的鍍鋅鋼板。
7. 根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述固化的溫度為室溫。
8. 根據權利要求6或7所述的製備方法，其特徵在於，所述底部防護層的厚度為 15-20 iim，面部防護層的厚度為25-35 iim。
【文檔編號】C09D127/18GK104357831SQ201410693226
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】劉世念, 童華, 魏增福, 楊翠, 馬存仁, 甄廣全, 李欣 申請人:廣東電網有限責任公司電力科學研究院, 武漢大學