[发明专利]一种低温固化环保型水性无铬锌铝涂料制备方法

说明书

一种低温固化环保型水性无铬锌铝涂料制备方法，涉及一种涂料制备方法，本发明制备低温固化环保水性无铬锌铝涂料无六价铬及铅、汞、镉重金属离子化合物，不含苯、二甲苯等挥发性有毒溶剂。本发明按重量份数计，该低温固化环保水性无铬锌铝涂料包括以下组分和含量：片状铝粉4～20份，片状锌粉15～40份，乳化剂0.5～4份，分散剂5～25份，助溶剂5～20份，甲基三甲氧基硅烷（MTMS）5～20份，聚多巴胺3～10份，缓蚀剂0.1～3份，增稠剂0.01～1份，去离子水10～50份，消泡剂0.01～1份。在不影响涂料稳定性和涂层盐雾性能的条件下，还具有低温固化，节能环保，附着力较强等特点。

技术领域

本发明涉及一种涂料制备方法，特别是涉及一种低温固化环保型水性无铬锌铝涂料制备方法。

背景技术

达克罗涂料具有耐腐蚀、无氢脆等特点，广泛应用于汽车、机械、船舶等领域，然而由于RoHS指令（电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令）等环保法规明令禁止使用Cr⁶⁺，使得达克罗应用越来越受到限制，因此环保型无铬达克罗的研究和应用得到广泛的关注和开发。近年来，无铬达克罗主要有两个发展方向：一是溶剂型无铬达克罗涂料，以国外的德尔肯和美加力为代表，以片状锌铝粉，树脂和助剂等为成膜物质的防腐涂料。溶剂型无铬达克罗虽然少了Cr⁶⁺的污染，但仍有可挥发性有机物（VOC）排放，并不是真正的环保涂料。二是水性无铬达克罗涂料，以国外的交美特为代表，以片状锌铝粉、硅烷偶联剂、钝化剂和去离子水为主要成分的不含Cr⁶⁺的新型防腐涂料，属于环保型的无铬水性产品，无铬化涂层正在逐步取代有铬涂层。

目前，环保型水性无铬锌铝涂料有了突破性进展，研制出来的涂层耐蚀性较好，并申请了专利保护。涂层的成膜是依赖于有机硅或无机硅将锌粉铝粉粘结起来，虽然涂层具有较高的硬度和较好的表面特性，但涂层固化温度较高，能耗较大成为制约其发展的重要因素。升温加热主要目的是固化成膜，传统达克罗涂层中的铬酐起钝化与粘结作用，亦是主要成膜物。而为实现无铬化选择硅酸酯和/或钛酸酯偶联剂以及钼酸盐（钝化剂）来替代铬酐，采用硅、钛两种偶联剂处理活性锌铝粉，与钼酸盐等通过高温固化形成硅-钛-硼-钼无机复合玻璃相，有效提高涂层的耐蚀性能。普遍使用的硅烷偶联剂KH560的特征基团γ-缩水甘油醚氧丙基可以与金属粉体发生螯合进而成膜，但完全螯合的温度较高，因此本发明采用成膜温度较低的甲基三甲氧基硅烷(MTMS)与聚多巴胺(PDA)作为涂层的粘结剂，多巴胺能够在碱性条件下发生自聚合形成聚多巴胺，聚多巴胺含有大量羟基、氨基以及亚氨基等基团，能够粘附在大多数材料表面，尤其是金属。聚多巴胺粘附在片状锌粉、铝粉以及基材上，填补孔隙，使各界面间紧密结合，大大增强涂层对基材的附着力。甲基三甲氧基硅烷水解生成的硅羟基还与聚多巴胺的羟基及氨基发生反应，相互协同作用使得涂层固化温度降低，且有助于提升涂层稳定性。聚多巴胺在涂层中还具有还原金属离子的作用，其屏蔽效应以及氧化还原性促使钝化膜的形成，显示出优良的抗腐蚀性能。所制涂层在保证其优异的稳定性能和耐盐雾性能同时，固化温度比以KH560制备的涂层低至少20℃~50℃，降低了涂层制备过程中的能耗和生产成本，实现节能环保。

现阶段国内水性无铬达克罗的制备流程中的固化温度大都为300~350℃，固化温度较高，涂层在固化过程中产生的能耗成本占总成本的1/4，且会造成二氧化碳等温室气体的过度排放以及众多环境污染的问题。降低固化温度既减少了行业制造的成本，同时还具有节约能源、绿色环保的优点，因此，研究开发一种能够低温固化环保水性无铬锌铝涂料已经成为当前的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温固化环保型水性无铬锌铝涂料制备方法，本发明采用甲基三甲氧基硅烷与聚多巴胺作为粘结剂，利用他们之间的协同作用使涂层固化温度降低，制备的涂层稳定性提高，在保证涂料具有优异耐盐雾性能和稳定性能的同时，制备的涂料还具有低温固化，节约资源，降低成本，附着力强的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

1.一种低温固化环保型水性无铬锌铝涂料制备方法，所述方法包括以下制备步骤：