具有高润滑、高导电、耐加工性能的水性无铬耐指纹涂料

摘要

本发明公开了一种具有高润滑、高导电、耐加工性能的水性无铬耐指纹涂料，其包括以下质量份的原料：15-30份的水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂、10-20份水性聚氨酯树脂、5-12份二氧化硅溶胶、0.8-2.0份增滑蜡、0.1-0.5份润湿剂、0.1-0.3份消泡剂、2-5份氟代酸、1-3份矾化合物、0-3份助溶剂、30-60份去离子水。本发明的涂料具有良好的导电性、润滑性及耐加工性能，并为下游客户减少工序，提高效率，降低了生产成本。同时涂料对环境无危害，对人体无伤害，绿色环保。

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料组合物，尤其涉及一种具有高润滑、高导电、耐加工 性能的水性无铬耐指纹涂料。

背景技术

镀锌钢板现今已在汽车、电子、家电等诸多行业得到广泛应用。但由于镀 锌层表面在空气中尤其在潮湿环境中容易发生腐蚀，并出现白锈等外观缺陷。 为防止腐蚀，通常在镀后再经过铬酸盐钝化或磷化等表面处理以提高其耐蚀性。 但是钝化处理剂中的六价铬易与有机体中多种蛋白质(例如酶)结合，导致其失 去活性；转录生物基因，致使生物体畸形，具有强烈的致癌性。所以含六价铬 的废水必须将其还原成三价铬并沉降变成污泥进行干化填埋处理，导致钝化处 理总体成本上升。而磷酸盐导致水质富营养化的问题也一直为学术界所困扰。 目前由于环保法规对六价铬和磷酸盐的严格限制，故开发出无毒、高耐蚀、低 成本的钝化工艺迫在眉睫。

钝化或磷化处理后的镀锌钢板用于家电、电子等产品时，需要在钢板上涂 润滑油后冲压成型，如何保证镀锌钢板在形变后主要性能不下降，这就对钝化 膜的柔韧性、附着力提出了更高的要求。而常规的无机盐处理膜则不具备上述 性能，且涂上的冲压油钢板在成型后须使用碱性脱脂剂进行脱脂除油，若钝化 层本身具备润滑性，则省去了除油、脱脂等工序，进一步降低成本，提高生产 效率。

在电子行业领域，由集成电路、晶体管、电子管等组成的电子元器件应用 电子技术的设备，包括电子计算机以及由电子计算机控制的机器人、数控或程 控系统等。电子设备电路单元之间以及电子设备之间，存在电磁场感应的干扰 (即场干扰)和电源馈线与地线导的干扰(即传导干扰)。利用屏蔽技术，采用 用导体制成的盒、壳、板可以有效地泄放静电和电磁兼容性的电流，可以抑制 传导干扰、场干扰。因此，对钢板材料提出了导电性要求。

综上所述，市场急需一种具有高润滑，免涂润滑油，且涂层具有高导电、 良好的耐加工性能的无铬耐指纹涂料。

发明内容

为解决上述技术问题，满足市场所需，本发明的目的是提供一种具有高润 滑、高导电、耐加工性能的水性无铬耐指纹涂料。

本发明的具有高润滑、高导电、耐加工性能的水性无铬耐指纹涂料，包括 以下质量份的原料：15-30份的水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂、10-20 份水性聚氨酯树脂、5-12份二氧化硅溶胶、0.8-2.0份增滑蜡、0.1-0.5份润湿 剂、0.1-0.3份消泡剂、2-5份氟代酸、1-3份矾化合物、0-3份助溶剂、30-60 份去离子水。

所述水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂是经过以下步骤合成的：

1)预乳化：室温下，将乳化剂OP-10和十二烷基苯磺酸钠DBS加入水中， 搅拌溶解，得到复合乳化剂溶液；取复合乳化剂溶液的1/2-3/4，再取分子量≥ 3000的环氧树脂溶解在丙烯酸单体中制成环氧树脂溶液，将两者混合，搅拌均 匀，两者质量比为8∶92-15∶85，搅拌均匀，制得预乳液，备用；

2)种子引发：取预乳液的1/10-1/9，和步骤1)中剩余复合乳化剂溶液混 合，并加入丙烯酸单体质量的1/4-1/3的碳酸氢钠，3-4℃/min的速度升温至 50-60℃，加入丙烯酸单体质量的1/5-1/4的过硫酸钠，温度升到80-90℃直至 体系出现蓝色相，种子引发完毕；

3)聚合：维持反应温度，2-3h内滴完剩余预乳液，保温1-2h，反应产物 酸值控制在25-40mgKOH/g范围内；

4)酯化：在恒温90℃-100℃条件下，在0.5h-1h内滴加磷酸，调节pH至 6.5-6.9，保温1-2h，得到水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂。

其中，步骤1)中的环氧树脂与丙烯酸单体质量之比优选为1∶1-2。

优选地，

所述水性聚氨酯树脂为拜耳U54、U56或帝斯曼NeoRezR-961、972、986中 的至少一种。

所述二氧化硅溶胶为采用市售正硅酸己酯经酸催化水解制成。

所述氟代酸为从钛、钼、锆中含有至少一个的元素、且含有至少4个氟原 子的氟代酸。

所述增滑蜡为美国微粉MPI公司AQUA POLY 250、235、AQUA POLYFLUO 411 中的至少一种。

所述润湿剂为德国EVONIK-degus sa公司TEGO wet 270、TEGO wet kl 245、 TEGO wet 500中的至少一种。

所述消泡剂为美国凯特公司BYK-017、BYK-018、BYK-019、BYK-021、BYK-022、 BYK-023、BYK-044中的至少一种。

所述助溶剂为乙醇、丁醇或丙二醇单甲醚。

本发明的具有高润滑、高导电、耐加工性能的水性无铬耐指纹涂料的制备 方法如下：

(1)将水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂、水性聚氨酯树脂与去离 子水混合均匀，得到树脂混合物；

(2)向步骤(1)得到的混合物中加入二氧化硅溶胶、五氧化二钒、氟代 酸、增滑蜡、润湿剂、消泡剂、助溶剂，搅拌，过滤得成品。

本发明的有益效果是：本发明的涂料具有良好的导电性、润滑性及耐加工 性能，并为下游客户减少工序，提高效率，降低了生产成本。同时涂料对环境 无危害，对人体无伤害，绿色环保。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步了解本发明，但它们不是 对本发明的限定。对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质 的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。

实施例1

具有高润滑、高导电、耐加工性能的水性无铬耐指纹涂料，其原料组成如 下表1：

    表1

  原料   质量份   水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂   15   水性聚氨酯树脂(牌号：NeoRezR-961)   17   二氧化硅溶胶   5   六氟钛酸   2   五氧化二钒   1.5   增滑蜡(牌号：AQUA POLY 250)   0.8   润湿剂(牌号：TEGO KL245)   0.1   消泡剂(牌号：BYK-021)   0.1   助溶剂乙醇   2   去离子水   57

其中，水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂经以下步骤合成：

1)预乳化：室温下，将乳化剂OP-10和十二烷基苯磺酸钠DBS加入水中， 搅拌溶解，得到复合乳化剂溶液；取复合乳化剂溶液的1/2-3/4，再取分子量≥ 3000的环氧树脂溶解在丙烯酸单体中制成环氧树脂溶液，将两者混合，搅拌均 匀，两者质量比为8∶92-15∶85，搅拌均匀，制得预乳液，备用；

2)种子引发：取预乳液的1/10-1/9，和步骤1)中剩余复合乳化剂溶液混 合，并加入丙烯酸单体质量的1/4-1/3的碳酸氢钠，3-4℃/min的速度升温至 50-60℃，加入丙烯酸单体质量的1/5-1/4的过硫酸钠，温度升到80-90℃直至 体系出现蓝色相，种子引发完毕；

3)聚合：维持反应温度，2-3h内滴完剩余预乳液，保温1-2h，反应产物 酸值控制在25-40mgKOH/g范围内；

4)酯化：在恒温90℃-100℃条件下，在0.5h-1h内滴加磷酸，调节pH至 6.5-6.9，保温1-2h，得到水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂。

本水性无铬耐指纹涂料制备如下：

(1)将水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂、水性聚氨酯树脂(牌号： NeoRezR-961)与去离子水混合均匀，得到树脂混合物；

(2)向步骤(1)得到的混合物中加入二氧化硅溶胶、五氧化二钒、六氟 钛酸、增滑蜡(牌号：AQUA POLY 250)、润湿剂(牌号：TEGO KL245)、消泡剂 (牌号：BYK-021)、乙醇，搅拌，过滤得成品。

实施例2

重复实施例1，不同在于所采用的原料组成如表2所示：

表2

  原料   质量份   水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂   25   水性聚氨酯树脂(牌号：NeoRezR-961)   10   二氧化硅溶胶   7   六氟钛酸   3   五氧化二钒   2   增滑蜡(AQUA POLY 235)   1.2   润湿剂(牌号：TEGO wet 280)   0.2   消泡剂(牌号：BYK-017)   0.1   助溶剂乙醇   2   去离子水   50

实施例3

重复实施例1，不同在于所采用的原料组成如表3所示：

表3

  原料   质量份   水性丙烯酸单体接枝改性环氧磷酸酯树脂   20   水性聚氨酯树脂(牌号：U56)   15   二氧化硅溶胶   8   六氟锆酸   5

  乙酰丙酮氧矾   1   增滑蜡(AQUA POLY 235)   1.2   润湿剂(牌号：TEGO wet 500)   0.2   消泡剂(牌号：BYK-022)   0.1   助溶剂乙醇   0   去离子水   50

将实施例1-3制得的涂料测试其物理性能及评价其综合性能，参见表6与 表7。

表6涂料的物理性能

表7涂层的综合性能评价