[发明专利]一种环保型有机-无机杂化铝合金底漆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金底漆，特别是涉及一种单组分自干的环保型有机-无机杂化铝合金底漆，属于防腐涂料技术领域。

背景技术

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，使用量仅次于钢。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。虽然铝合金具有较高的机械强度，但其抗腐蚀性能却比较差，而且普通有机涂层在铝合金型材上的附着力非常差，通常需要经过化学处理使铝合金型材的表面对有机涂层具吸附性，以提高铝合金型材的抗腐蚀性能。

乙烯磷化底漆或铬酸盐底漆均是有色金属铝及其合金、锌及马口铁(镀锌钢板)或镁合金最常用最有效的表面处理方法。其与金属底材表面发生化学反应，形成磷酸盐和(或)不同晶体结构的钝化层，有利于后续涂层的润湿、渗透和附着，但是该膜优越的性能与膜结构中的六价铬(Cr⁶⁺)有关。由于六价铬(Cr⁶⁺)具有致癌性，对人体及环境有严重的危害，自1982年起，世界环境保护组织就提出了限制使用铬酸盐和其他含铬酸盐的化合物的规定。近年来，采用上述方法排放到排水道中的铬酸盐的污染作用日益受到关注。由于六价铬(Cr⁶⁺)离子的高度溶解性和强的氧化特性，必需使用昂贵的废物处理方法在废物处理中使6价铬离子还原成三价铬(Cr³⁺)离子。因此，环境友好的新型无铬表面处理技术越来越受到人们的关注。在现有技术中，试图制成用于铝合金的可接受的无铬酸盐的转化涂层。例如，一些无铬酸盐的转化涂层含有磷酸锌、三聚磷酸铝、硼酸锌，有时还与氟化物、表面活性剂和聚合物如聚丙烯酸组合。但目前所有的这些防锈颜料都具有一定的水溶性，因此仍然没有十分令人满意的无铬酸盐的转化涂层或底漆，来改进聚合物涂覆在铝合金基材上的粘着性和耐腐蚀性。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种环保型有机-无机杂化铝合金底漆，该铝合金底漆不含铬酸盐等污染物，同时本发明还提供一种上述铝合金底漆的制备方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种环保型有机-无机杂化铝合金底漆，其是由以下质量百分比含量的组分制成：

上述的正硅酸乙酯优选Si-28、Si-32或Si-40等规格。例如江苏常余化工有限公司的硅酸乙酯-28、硅酸乙酯-32、硅酸乙酯-40，更加优选SiO₂含量为40％的硅酸乙酯-40。

上述乙醇、异丙醇及正丁醇为市售工业级产品。上述盐酸为HCl含量为36％～38％的分析纯试剂，例如天津市科密欧化学试剂有限公司的分析纯盐酸试剂。

上述硅烷偶联剂优选带有氨基官能团的硅烷，更加优选γ―氨基丙基三乙氧基硅烷，如道康宁的γ―氨丙基三乙氧基硅烷(γ-APS)Z-6011，或南京能德化工的氨基硅烷KH550。所述的聚乙烯醇缩丁醛优选WACKER公司的BN18或BL18等产品。

上述环保型有机-无机杂化铝合金底漆使用时不再加稀料或其他组分，直接涂敷于铝合金基材表面，可喷涂或辊涂。可常温自干或高、低温烘干，膜厚控制在(8±2)μm。

作为本发明环保型有机-无机杂化铝合金底漆的对象的金属材料，不受材料种类和形态的限制，可以列举的底材包括普通钢、不锈钢、铝、铝合金、铜、镀锌钢等的各种金属材料板材，特别优选的底材是铝合金底材，例如5052型铝合金。本发明的底漆特别适于在飞机、高速列车等设备的铝合金底材上使用，以提供优异的防腐性能和机械性能。

本发明的底漆对于后续施涂的面漆或者中涂漆的性能、种类没有限制，配套性好。通常本领域常规使用的面漆或者中涂漆都可以用于本发明的底漆上。所述的面漆或者中涂漆包括但不限于环氧、丙烯酸、聚氨酯、聚酯、醇酸、酚醛和乙烯类涂料。

一种环保型有机-无机杂化铝合金底漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述配比称取或量取各原料，将部分乙醇、部分异丙醇及部分正丁醇组成混合溶剂，将混合溶剂与正硅酸乙酯投入反应罐内，搅拌均匀，水浴加热到60℃，在加热过程中持续快速搅拌；将盐酸加入蒸馏水中，混合均匀，得到盐酸水溶液，将盐酸水溶液缓慢加入反应罐中，此反应放热，温度控制在60℃，盐酸水溶液0.5-1h内加完，得到无色透明正硅酸乙酯水解液，用吗啉测定反应终点，合格后，降温到40℃，备用；