一種用于涂覆金屬材料表面的水性彩色無鉻耐指紋涂料及其施工方法技術

本發明專利技術涉及一種用于涂覆金屬材料表面的水性彩色無鉻耐指紋涂料及其施工方法,該涂料涂覆在金屬材料表面經干燥后形成的涂膜的組成以重量百分比計包括：水性聚合物樹脂（A）為30%-90%；樹脂交聯劑（B），有機硅化合物（C）為1-30%；有機蠟化合物(D)為0.5-10%；著色化合物（E）為1-30%；金屬鹽類化合物（F）為0.05-3%；選自鈦、鋯、硅中的至少一種元素的化合物（G），以該元素計算其占所述涂膜的重量百分比為0.1-5%；選自Si、Zr、Ti、Al、Sn、Hf、Ce及Nb元素的至少一種元素的單體或化合物的溶膠分散體（H），其占所述涂膜的重量百分比為0.01-10%。該耐指紋涂料具有優異的耐腐蝕性、耐堿性、耐水性、耐化學性、耐黑變性和加工性。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及,該涂料涂覆在金屬材料表面經干燥后形成的涂膜的組成以重量百分比計包括：水性聚合物樹脂（A）為30%-90%；樹脂交聯劑（B），有機硅化合物（C）為1-30%；有機蠟化合物(D)為0.5-10%；著色化合物（E）為1-30%；金屬鹽類化合物（F）為0.05-3%；選自鈦、鋯、硅中的至少一種元素的化合物（G），以該元素計算其占所述涂膜的重量百分比為0.1-5%；選自Si、Zr、Ti、Al、Sn、Hf、Ce及Nb元素的至少一種元素的單體或化合物的溶膠分散體（H），其占所述涂膜的重量百分比為0.01-10%。該耐指紋涂料具有優異的耐腐蝕性、耐堿性、耐水性、耐化學性、耐黑變性和加工性。【專利說明】
本專利技術涉及建筑材料、家用電器、汽車部件等包括其成形加工品、鑄造品、板卷等金屬表面的水性彩色無鉻耐指紋涂料，尤其涉及一種用于涂覆在鍍鋅類鋼板、鐵板、鋁類金屬材料表面的新型水性彩色無鉻耐指紋涂料、其施工方法以及涂覆該涂料所形成的具有涂膜的金屬材料。該水性彩色無鉻耐指紋涂料通過將有機樹脂與無機金屬、硅烷、著色成分等組分之間的良好組合，最終形成的涂膜同時具有優異的耐腐蝕性、耐堿性、耐水性、耐化學性、耐黑變性和加工性。
技術介紹
目前，國內外耐指紋涂膜均是單一的透明色，使用該涂料的耐指紋卷板廠家為了裝飾或者便于識別和領用安裝，往往再給耐指紋卷板涂敷一層色漆，這不僅費工費時，同時又增加了成本，尤其是涂敷上色漆后，改變了耐指紋基板的理化性能，如耐化學性、加工性。近年來一些生產廠家為滿足市場需求，一直探索改變耐指紋涂料著色的方法。一些研究者在無色透明的耐指紋涂料中加入顏料，使其具有了不同的顏色，但由于顏料的加入改變了耐指紋涂料的性能，首先涂料不再是透明的，其次涂膜厚度也遠遠超過現有的耐指紋涂膜(耐指紋涂膜自身的膜厚僅有約2um)，該物質的加入增大了涂料的電阻，極大地減弱了導電性能，涂料與基板的結合力也變得很差，其耐蝕性下降。而為了提高耐蝕性又不得不通過增加涂膜的厚度來彌補這一缺陷，因此涂膜厚度進一步被增加。近二十年來耐指紋涂料的研究得到了飛速的發展，為了獲得全面的性能，研究者們對其組成機理進行了深入的研究。由于鍍鋅類鋼板等金屬材料在使用過程中一方面會被大氣中的氧、水分、以及水分中含有的離子等氧化腐蝕；另一方面它們在加工成形后用戶會用堿性脫脂劑進行清洗，如果表面的涂膜沒有良好的耐堿性，涂膜就會變色脫落，從而金屬材料會被腐蝕。此外，在鋼板運輸的過程儲存過程中一些會處于高溫高濕的特定環境，板之間就出現發黑或者白銹的現象，這些問題都是由于鋼板表面的涂膜沒有起到很好的保護作用而引起的。因此，研究者最先實施的方法是用鉻酸、鉻酸鹽等含鉻的處理液接觸金屬材料表面，從而使其析出鉻酸鹽皮膜，或者將其涂于金屬表面，干燥后析出鉻酸鹽皮膜的方法來防止這些金屬基材的腐蝕。但是，如果僅僅使用這些無機的鉻酸鹽皮膜，在相對溫和的環境下時，雖然可發揮短時間的防銹功能，但長時間下，或者在更惡劣的環境下時，其耐腐蝕性就會大大下降。并且，如果將只是涂覆鉻酸鹽處理的基板直接用于成形加工的話，由于所形成的皮膜質地堅硬而脆并缺乏潤滑性，不僅會導致皮膜脫落從而影響外觀，還會使得加工無法正常進行，造成基板成型部位的皮膜斷裂等不理想的情況。為解決這一問題，研究者們采用先在金屬材料表面上形成一層鉻酸鹽皮膜，然后再在形成的皮膜表面再涂上一層樹脂膜這種雙層處理方式。但是鉻酸鹽皮膜當中含有有害的六價鉻，在其施工過程中的廢水處理方面既費力又費錢。所含有的六價鉻，在環境以及安全的方面更受到嚴格的限制，一些行業及出口產品均已禁用。作為使用不含鉻的耐指紋涂料的研究技術發展如下:在日本特開平7-228961文中提供了一種可制得具有優異耐蝕性的涂膜方法:該涂膜含有從T1、Nb、Ta、Al、S1、Zr中選取至少一種元素的氧化物和含有Al、S1、W、Ta、Fe、Zr中至少一種元素的碳化物合計10%以上的重量。在日本特開昭58-15541 —文中提出了新的以無機成分為主的制備方法，即向稀釋的水玻璃溶液或娃酸鈉溶液或其混合液中加入特定量的有機硅烷的處理液，然后再進行涂布干燥。美國US5108793專利提出了在無機金屬鹽的鈍化液中加入硅烷和硅酸鹽來提高鍍鋅板的耐蝕性的方法，但是其溶液固化的時間很長，不能適應基板生產線的要求，同時由于其固含量很低，制得的涂膜很薄并且硬脆，無法滿足現有客戶的加工需求。日本特開平10-60233文中提出了使用:(I)含有特定結構的雙酚A環氧樹脂的防銹劑，⑵以特定比例含有的酚醛樹脂及其以外的聚酯等特定樹脂的防銹劑，⑴和⑵一起使用的處理方法以及經處理的金屬材料，具有良好的耐蝕性。以上這些不用鉻的金屬表面處理方法，都在盡力通過其他金屬或使用硅烷等手段來達到與鉻鈍化同樣效果的耐蝕性，但是從使用結果來看其耐腐蝕性還是未達到預期，尤其是在有裂痕以及加工部位，其耐腐蝕性明顯要比鉻酸鹽皮膜差。并且在高溫高濕的環境下還暴露出耐黑變性能不好的缺陷。此外，樹脂皮膜在焊接、沖床加工時易收到熱影響而發生變黃或者變成褐色的特性(黃變性)。`中國CN101048476A提出了一種在特定比例和結構的陽離子樹脂中加入鈦化合物、金屬化合物以及酸性物質制成的耐指紋皮膜，其涂膜僅為0.7um-l.0um，卻具有很好的耐蝕性、耐堿性以及耐黃變性、耐黑變性。但是該專利實驗結果中并未針對涂膜的加工抗性和耐化學性進行研究，這種涂膜制成的耐指紋基板顯然在應用方面面臨很大的局限性。日本特開平2006-272767專利提出一種使用有機樹脂和含磷化合物、金屬架橋劑、有機蠟以及硅溶膠組成的涂膜來涂裝金屬板，所得的金屬板具有良好的耐蝕性、潤滑性、加工性以及涂裝性。但是實驗結果中并未提及耐黑變性，其耐蝕性也已不能滿足現有客戶的要求了。中國CN101545108A使用在涂裝耐指紋膜之前，先用化學法對鍍鋅基板表面進行活化處理，使基層表面布滿帶電荷的離子，以產生強烈的吸附活性，使其對不同的電荷離子有極強的吸附作用，再加入染料與之形成化合物，使基板帶有該染料的顏色，然后再在該基板上均勻涂敷上一層耐指紋膜。這種方法得到的彩色耐指紋涂膜工序比較復雜，基板必須預先活化處理，并且顏色受顏料的限制很大，不能滿足客戶需求。中國CN101310968A采用了一次涂裝的方法制得彩色耐指紋涂膜，主要成分的含量為:硅烷化合物10-15wt%，硫酸二氫銨5-7.5wt%，鋯化合物0.2-0.5wt%，石蠟1_2%，其余為水和顏料，是一種有色非透明的涂料，這無法滿足耐指紋客戶一貫要求保持基材的鋅花不能被掩蓋的需求。中國CN101914332A采用了一次涂裝的方法制得彩色耐指紋涂膜，但是該涂料的固含量高達35%，這對輥涂施工非常有利，可以得到較厚的涂膜。但從其實驗結果來看，由于其配方中未能引入具有增加耐蝕性的金屬離子，因此該產品在耐蝕性還不足以滿足客戶需求。其次該產品中使用的是單組份丙烯酸樹脂，在耐化學性、加工性方面都還無法滿足用戶的性能需求。目前的水性彩色無鉻耐指紋涂料還無法解決涂膜性能與涂料自身的儲存穩定性和實效性統一的難題。一些涂料開發商采用以聚酯氨基固化或者環氧胺固化的溶劑型樹脂體系，然后加入色精或者顏料漿來制得透明的溶劑型彩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于涂覆金屬材料表面的水性彩色無鉻耐指紋涂料，該涂料涂覆在金屬材料表面經干燥后形成的涂膜的組成包括：水性聚合物樹脂（A），所述水性聚合物樹脂（A）選自水性聚氨酯樹脂、水性酚醛樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性環氧樹脂、水性聚酯樹脂或水性乙烯?（甲基）丙烯酸共聚物中至少一種，其占所述涂膜的重量百分比為30%?90%；選自能與水性聚合物樹脂(A)中的羧基、羥基、環氧基發生化學反應的樹脂交聯劑（B），所述水性聚合物樹脂(A)中的羧基當量數與所述樹脂交聯劑（B）中的反應基團當量數的比為10:15～10:0.1；有機硅化合物（C），其占所述涂膜的重量百分比為1?30%；有機蠟化合物(D)，其占所述涂膜的重量百分比為0.5?10%；著色化合物（E），其占所述涂膜的重量百分比為1?30%；金屬鹽類化合物（F），該化合物中以金屬元素計算其占所述涂膜的重量百分比為0.05?3%；選自鈦、鋯、硅中的至少一種元素的化合物（G），以該元素計算其占所述涂膜的重量百分比為0.1?5%；選自Si、Zr、Ti、Al、Sn、Hf、Ce及Nb元素的至少一種元素的單體或化合物的溶膠分散體（H），其占所述涂膜的重量百分比為0.01?10%。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁奮，黨常華，陳春申，吳文希，顧圣杰，
申請(專利權)人：上海涂料有限公司技術中心，
類型：發明
國別省市：