專利名稱：包含碳納米管的鋼板表面處理用不含鉻涂料組合物、鋼板表面處理的方法以及使用其進 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含碳納米管分布于其中的碳納米管膏的鋼板表面處理用不含 鉻涂料組合物，和一種使用其進行過表面處理的鋼板；更具體地，涉及這樣一種鋼板表面處 理用涂料組合物，其使經(jīng)表面處理的鋼板能夠確保耐腐蝕性，并且不包含鉻成分，并且即使 當(dāng)以lOOOmg/m2或更高的涂覆量使用所述涂料組合物時其亦能顯示出導(dǎo)電性，和一種使用 其進行過表面處理的鋼板。
背景技術(shù)：
與冷軋鋼板和熱軋鋼板相比，當(dāng)在鋼板上形成由鋅、鎳、鋁、二氧化硅或其結(jié)合物 構(gòu)成的涂層時，所述鋼板具有極好的耐腐蝕性和高質(zhì)量外觀。但由于粗的鋅顆粒，鍍鋅鋼板 和多種涂覆鋼板可能會被使用者的指紋污染，并且當(dāng)金屬成分如鋅在腐蝕環(huán)境下長時間暴 露時，易于腐蝕(白膜等)。因此，已知當(dāng)鍍鋅鋼板暴露于腐蝕環(huán)境時，用磷酸鹽、鉻酸鹽等對其進行表面處理 以防止形成白膜，并改進可加工性和耐指紋性。其中，用鉻酸鹽預(yù)處理已廣泛用于工業(yè)領(lǐng) 域。這就是為什么所述鋼板具有最出色的耐腐蝕性，以及所述處理便宜經(jīng)濟的原因，因為六 價鉻的強力自動氧化防止了鐵和鋅的氧化。但環(huán)境法規(guī)近來在全世界都加強了，特別地，由于其強大氧化能力，鉻酸鹽處理溶 液中包含的六價鉻可導(dǎo)致工人患上肺癌，并且處理鉻酸鹽處理溶液過程中產(chǎn)生的廢水排放 可導(dǎo)致嚴(yán)重的水污染。另外，由用鉻酸鹽處理溶液涂覆的鋼板制成的商品，如汽車、家用電 子器件和建筑材料，存在與再利用和處理相關(guān)的問題。另外，在汽車用鋼板中使用六價鉻在 歐洲自2003年以來受到嚴(yán)格控制，并且存在對將使用所述鋼板的不含鉻產(chǎn)物用于家用電 子器件和建筑材料的日益增長的需求。因此，很多煉鐵公司嘗試開發(fā)不包含六價鉻、同時滿足鋼板的耐腐蝕性和傳導(dǎo)性 要求的表面處理試劑，如抗指紋/耐腐蝕的金屬涂層劑。另外，一種鋼板表面處理用不含鉻 低溫固化涂料組合物已在檢驗中。這里，由于可固化涂料組合物除硅烷化合物或其含有環(huán) 氧基團和氨基的水解產(chǎn)物外還包含可用以代替鉻的化合物如釩和鎂，其可在低溫下固化并 確保耐腐蝕性而不使用任何鉻成分。此外，聚苯胺已越來越廣泛地用作確保在鋼板表面處理后表面電阻為10_3Ω (歐 姆)/cm2或更低時鋼板的電導(dǎo)率和耐腐蝕性的導(dǎo)電性聚合物。但用該導(dǎo)電性聚合物涂覆的 鋼板的一個缺陷在于，當(dāng)將所述鋼板進行彎曲加工時，由于導(dǎo)電性聚合物膜脆性較高而可 被損壞。為賦予鋼板光滑的外觀，鋼板的平均表面粗糙度(Ra)應(yīng)為Iym(微米)或更低， 其代表鋼板的平均值。因此，當(dāng)根據(jù)鋼板的表面粗糙度用涂料組合物涂覆經(jīng)表面處理的鋼 板時，鋼板的實際粗糙度可能超過1 μ m,并且所述鋼板可能不會同時滿足耐腐蝕性和導(dǎo)電 性。換言之，當(dāng)鋼板的實際表面粗糙度小于1 μ m，或最大至0. 8 μ m時，所述鋼板的表面由于 涂覆的導(dǎo)電聚合物膜而不被暴露。因此，所述鋼可具有出色的耐腐蝕性，但表現(xiàn)出很低的導(dǎo)
4電性。另外，當(dāng)鋼板的實際表面粗糙度超過Iym時，所述鋼可具有出色的導(dǎo)電性，但由于所 述鋼板的表面暴露于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境，而表現(xiàn)出較差的耐腐蝕性。因此，對用于鋼板表面處理使其具有出色的耐腐蝕性和導(dǎo)電性，而不影響其表面 粗糙度的涂料組合物的需求日益增長。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種鋼板表面處 理用涂料組合物，使得即使在以lOOOmg/m2或更高的涂覆量使用所述涂料組合物時，表面處 理的鋼板仍具有出色的導(dǎo)電性，所述涂料組合物能夠確保耐腐蝕性而用鋼板表面處理用涂 料組合物涂覆的膜完全不包含鉻成分，無論所述鋼板的表面粗糙度如何；一種使用所述組 合物進行過表面處理的鋼板；以及一種制備經(jīng)表面處理的鋼板的方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于表面處理具有出色導(dǎo)電性的熱浸鍍鋅鋼板 的不含鉻涂料組合物，基于所述組合物的總固體重量計，所述組合物包含(a) 40至60重量 份作為基礎(chǔ)樹脂的水溶性或水性有機樹脂；(b) 20至40重量份無機金屬溶膠；(c) 2至5重 量份包含碳納米管(CNT)的碳納米管膏；(d) 2至5重量份基于金屬氧化物/磷酸鹽的防腐 蝕劑；(e) 5至15重量份有機金屬絡(luò)合物；和(f) 3至7重量份碳二亞胺交聯(lián)劑。在此情況下，所述不含鉻涂料組合物還可包含作為溶劑的水或醇，使得所述組合 物中的固體總含量可以在5至25重量％的范圍內(nèi)。另外，所述水溶性有機樹脂或水性有機樹脂可選自含有羧基或羥基的水分散性 聚氨酯樹脂、含有羧基或羥基的丙烯酸樹脂、丙烯酰基或乙烯基改性的水分散性聚氨酯樹 脂、烯烴樹脂如聚(乙烯-共-丙烯酸)和聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)、包含雙酚A的苯 氧基樹脂，及其混合物。另外，所述無機金屬溶膠可選自二氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠、二氧化鈦溶膠、氧化 鋯溶膠及其混合物。另外，所述無機金屬溶膠的金屬顆粒尺寸可以為5至30nm。另外，所述碳納米管膏可以通過將碳納米管分布在樹脂中制備，所述樹脂選自水 分散性聚氨酯樹脂；共聚物，如聚(對苯乙烯撐)(PPV)、聚(對苯乙烯撐-共-2，5- 二辛氧 基-間苯乙烯撐)(PMPV)和聚亞芳基乙撐(polyaryleneethylene)；水溶性聚合物，如聚 (乙烯醇)、聚(環(huán)氧乙烷)和多糖；以及表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸鋰 和十六烷基三甲基氯化銨。另外，所述耐腐蝕性防銹劑可以為一種包含選自釩、鋯、鈦、鉬、鎢、錳、鈰及其混合 物之一的水溶液，或一種包含選自鋁、二磷酸鋁、鋅、鉬、氟及其混合物之一的磷酸鹽或七鉬 酸六銨四水合物的磷酸鹽水溶液。另外，所述有機金屬絡(luò)合物可選自基于硅烷的偶聯(lián)劑、基于鈦的偶聯(lián)劑、基于鋯的 偶聯(lián)劑及其混合物。另外，所述不含鉻涂料組合物還可包含烷氧基硅烷化合物，其中有機/無機復(fù)合 樹脂通過水溶性或水性有機樹脂和無機金屬溶膠和烷氧基硅烷化合物的反應(yīng)形成。
另外，所述烷氧基硅烷化合物可以以1至10重量份的含量存在，基于100重量份 的所述水溶性或水性有機樹脂和無機金屬溶膠的固體重量總和計。此外，所述烷氧基硅烷化合物可包含環(huán)氧基硅烷，如(3-環(huán)氧丙氧基丙基)三甲氧 基硅烷、2- (3,4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅 烷和3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷，或氨基硅烷，如N-2 (氨基乙基)-3-氨基丙基甲基 二甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷 基-N- (1，3- 二甲基-亞丁基)丙胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷和N-(乙烯基苯 甲基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷鹽酸鹽。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種表面處理鋼板的方法，經(jīng)表面處理的鋼板具 有出色的導(dǎo)電性，所述方法包括在熱浸鍍鋅層上形成一個表面處理層，其中所述表面處理 層通過用所述鋼板表面處理用涂料組合物涂覆鋼板并在100至130°C (攝氏度)的峰值金 屬溫度(PMT)干燥所述涂料組合物形成。在此情況下，所述表面處理層的涂覆量可以在600至2000mg/m2的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種具有出色的導(dǎo)電性的經(jīng)表面處理的鋼板，所 述鋼板包含一個熱浸鍍鋅層和一個表面處理層，其中所述表面處理層由權(quán)利要求1至8 中任一項限定的鋼板表面處理用涂料組合物形成，且所述表面處理層的涂覆量在600至 2000mg/m2的范圍內(nèi)。有益效果如上所述，經(jīng)表面處理的鋼板一其甚至當(dāng)所述涂料組合物在低溫下干燥和固化 時仍具有出色的物理性質(zhì)一甚至在以lOOOmg/m2或更高的涂覆量使用所述涂料組合物時 仍表現(xiàn)出出色的導(dǎo)電性，還具有出色的耐腐蝕性，其可以根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方 案，通過用包含碳納米管的鋼板表面處理用不含鉻涂料組合物涂覆金屬鋼板制備。另外，本發(fā)明的一個示例性實施方案的鋼板表面處理用不含鉻涂料組合物不包含 對人體有害的重金屬，且其成分溶于用作溶劑的水(主要成分)。因此，本發(fā)明的一個示例 性實施方案的不含鉻涂料組合物可用于解決節(jié)能問題、環(huán)境污染、使用衛(wèi)生/穩(wěn)定性問題 和火險隱患。
具體實施例方式后文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施方案。本發(fā)明的一個示例性實施方案的鋼板表面處理用涂料組合物包含一種基礎(chǔ)樹脂 (即水溶性或水性有機樹脂)；一種無機金屬溶膠；一種包含碳納米管(CNT)的碳納米管 膏；一種基于金屬氧化物/磷酸鹽的防腐蝕劑；一種有機金屬絡(luò)合物；一種碳二亞胺交聯(lián) 劑；以及余量的水、乙醇或其混合物。本發(fā)明中用作基礎(chǔ)樹脂的水溶性或水性有機樹脂可包含含有羧基或羥基的水分 散性聚氨酯樹脂、含有羧基或羥基的丙烯酸樹脂，以及丙烯?；蛞蚁┗男缘乃稚⑿?聚氨酯樹脂。另外，烯烴樹脂如聚(乙烯-共-丙烯酸)或聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)、 更優(yōu)選地重均分子量為10，000至50，000的烯烴樹脂可用作所述水溶性或水性有機樹脂。 另外，包含雙酚A的苯氧基樹脂，優(yōu)選地重均分子量為20，000至100，000的苯氧基樹脂可 用作水溶性或水性有機樹脂。它們可以單獨或結(jié)合使用。
根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，基于鋼板表面處理用涂料組合物的固體總含 量計，所述基礎(chǔ)樹脂可以以40至60重量份的含量使用。當(dāng)所述基礎(chǔ)樹脂以小于40重量份 的含量存在時，對鋼板表面的粘合力較低，并且難以得到均勻的膜，而當(dāng)所述基礎(chǔ)樹脂的含 量超過60重量份時，均勻厚度的膜涂覆在所述鋼板的表面上，但所述鋼板的耐腐蝕性可能 會劣化。因此，所述基礎(chǔ)樹脂可以在所述含量范圍內(nèi)、且優(yōu)選在45至55重量份的含量范圍 內(nèi)使用。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，所述無機成分為賦予鋼板耐腐蝕性的成分。 因此，可以單獨或結(jié)合使用金屬溶膠，如氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠、二氧化鈦溶膠和氧化 鋯溶膠。所述無機成分的顆粒尺寸優(yōu)選為5至30nm(納米)。當(dāng)所述無機成分的顆粒尺寸 小于5nm時，鋼板的防水性可能會劣化。相反，當(dāng)所述無機成分的顆粒尺寸超過30nm時，所 述鋼板表面處理用涂料組合物以較低涂覆量使用，因此在金屬溶膠間會形成孔，導(dǎo)致涂膜 表面的缺陷，從而引起所述鋼板的耐腐蝕性劣化。以鋼板表面處理用涂料組合物的固體總含量計，所述無機成分可以以20至40重 量份的含量使用?；阡摪灞砻嫣幚碛猛苛辖M合物的總含量計，當(dāng)所述無機成分的固體含 量小于20重量份時，所述鋼板的耐腐蝕性可能會劣化，而當(dāng)所述無機成分的固體含量超過 40重量份時，所述鋼板的耐腐蝕性提高，但難以得到在鋼板表面以均勻厚度涂覆的膜，并且 對鋼板的粘合力可能會降低。因此，所述無機成分可優(yōu)選在上述含量范圍內(nèi)、更優(yōu)選在25 至35重量份的范圍內(nèi)使用。另外，向所述基礎(chǔ)樹脂中加入一種烷氧基硅烷化合物，從而使所述基礎(chǔ)樹脂和無 機金屬溶膠通過所述烷氧基硅烷化合物介質(zhì)反應(yīng)，形成一種有機/無機復(fù)合樹脂。優(yōu)選地， 所述烷氧基硅烷化合物包括環(huán)氧基硅烷化合物、氨基硅烷化合物等。所述烷氧基硅烷化合 物的具體實例包括，但不具體限于，環(huán)氧基硅烷如2- (3,4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅 烷、(3-環(huán)氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和3-環(huán)氧 丙氧基丙基三乙氧基硅烷，和氨基硅烷如N-2 (氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、 3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N- (1，3- 二甲 基_亞丁基)丙胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷和N-(乙烯基苯甲基)-2-氨基乙 基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷鹽酸鹽。每種所述烷氧基硅烷化合物含有2種官能團。這里， 官能團如甲氧基和乙氧基可與金屬和二氧化硅顆粒反應(yīng)形成化學(xué)鍵，而官能團如環(huán)氧基和 氨基可與各種樹脂反應(yīng)形成化學(xué)鍵。因此，所述基礎(chǔ)樹脂如水溶性或水性有機樹脂和無機 金屬溶膠分別與所述烷氧基硅烷化合物的兩種官能團反應(yīng)以形成一種有機/無機復(fù)合樹 脂。在此情況下，基于100重量份所述基礎(chǔ)樹脂如水溶性或水性有機樹脂和無機金屬 溶膠成分的總和計，所述烷氧基硅烷化合物優(yōu)選以1至10重量份的含量使用。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，所述碳納米管賦予鋼板導(dǎo)電性。這里，所述碳 納米管是具有比常規(guī)導(dǎo)電性炭黑更高的長度/直徑比，并具有納米水平的極小直徑的納米 材料。因此，盡管所述碳納米管可能以較小含量使用，但其賦予鋼板極出色的電學(xué)性質(zhì)。因 此，碳納米管越來越多地用于抗靜電或電磁屏蔽應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，鋼板表面處理用涂料組合物包含一種碳納米 管膏。這里，所述碳納米管膏通過將碳納米管分布于樹脂中制備，所述樹脂選自水分散性聚氨酯樹脂；共聚物，如聚(對苯乙烯撐)(PPV)、聚(對苯乙烯撐-共_2，5- 二辛氧基_間苯 乙烯撐)(PMPV)和聚亞芳基乙撐；水溶性聚合物，如聚(乙烯醇)、聚(環(huán)氧乙烷)和多糖； 以及表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸鋰和十六烷基三甲基氯化銨。所述碳納 米管膏可使用常規(guī)方法制備，但本發(fā)明并不具體限于此。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，基于鋼板表面處理用涂料組合物的固體總含 量計，所述碳納米管膏優(yōu)選以2至5重量份的含量范圍使用。當(dāng)以小于2重量份的固體含 量使用所述碳納米管膏時，即使當(dāng)以lOOOmg/m2或更高的涂覆量使用所述涂料組合物，也難 以確保鋼板的導(dǎo)電性。相反，當(dāng)所述碳納米管膏的固體含量超過5重量份時，所述鋼板的導(dǎo) 電性提高，但用本發(fā)明的一個示例性實施方案的鋼板表面處理用涂料組合物涂覆的鋼板的 顏色可能不利地加深，并且所述鋼板的表面粗糙度可能較差。為改進鋼板的耐腐蝕性，本發(fā)明的一個示例性實施方案的鋼板表面處理用涂料組 合物包含一種基于磷酸鹽的金屬氧化物的防腐蝕劑，如鋁、二磷酸鋁、鋅、鉬、氟等的磷酸鹽 溶液，以及七鉬酸六銨四水合物的磷酸鹽水溶液，或一種通過溶解金屬制備的防腐蝕劑，所 述金屬如釩、鋯、鈦、鉬、鎢、錳、鈰及其混合物。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，基于鋼板表面處理用涂料組合物的固體重量 計，所述防腐蝕劑可以以2至5重量份的含量添加。當(dāng)添加的防腐蝕劑的含量小于2重量 份時，鋼板的耐腐蝕性改善程度不足，而當(dāng)添加的防腐蝕劑的含量超過5重量份時，所述鋼 板的耐腐蝕性不會改進，并且所述涂料組合物的儲存穩(wěn)定性還可能較差。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，對于鋼板表面處理用涂料組合物，使用一種 有機金屬絡(luò)合物以改進所述鋼板的耐腐蝕性以及與所述鋼板的緊密粘合性。使所述有機金 屬絡(luò)合物進行與鍍鋅鋼板的偶聯(lián)反應(yīng)，以改進所述鍍鋅鋼板對所述鋼板表面處理用涂料組 合物的緊密粘合性，從而增加所述鋼板的耐腐蝕性。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，基于鋼板表面處理用涂料組合物的固體重量 計，所述有機金屬絡(luò)合物可以以5至15重量份的含量添加。當(dāng)添加的有機金屬絡(luò)合物的含 量小于5重量份時，與鍍鋅鋼板的緊密粘合性可能改善不足，而當(dāng)添加的有機金屬絡(luò)合物 的含量超過15重量份時，所述鋼板的耐腐蝕性和對所述鋼板的緊密粘合性可稍微改進，但 不經(jīng)濟，并且所述組合物的穩(wěn)定性可能會嚴(yán)重劣化?？捎糜诒景l(fā)明的有機金屬絡(luò)合物包括基于硅烷的偶聯(lián)劑、基于鈦的偶聯(lián)劑和基于 鋯的偶聯(lián)劑，且它們可以單獨或結(jié)合使用。所述基于硅烷的絡(luò)合物包括乙烯基三乙氧基硅烷、2-甘氨?；趸籽趸?硅烷、3-甘氨酰基氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2_(氨基乙基)-3_氨基丙基三乙氧基硅 烷、4-氨基丙基三乙氧基硅烷等。所述基于鈦的偶聯(lián)劑包括乙酰丙酮鈦、乙基乙酰乙酸異丁 氧基鈦、鈦酸四異丙酯、鈦酸四正丁酯等。所述基于鋯的偶聯(lián)劑包括鋯酸四正丙酯、鋯酸四 正丁酯、鋯酸三乙醇胺等。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，鋼板表面處理用涂料組合物包含3至7重量 份交聯(lián)劑，基于所述組合物的固體總重量計。在此情況下，碳二亞胺可用作交聯(lián)劑，由于其 用作所述基礎(chǔ)樹脂的交聯(lián)劑，因此可起到改進所述鋼板的耐腐蝕性的作用。根據(jù)本發(fā)明的 一個示例性實施方案，當(dāng)鋼板表面處理用涂料組合物中的碳二亞胺以小于3重量份的含量 使用時，其不表現(xiàn)出作為交聯(lián)劑的性能。相反，當(dāng)所述涂料組合物中的碳二亞胺超過7重量份時，由于存在未反應(yīng)的碳二亞胺，所述鋼板的耐腐蝕性可能會更加劣化，且由于其價格較 高，其使用不經(jīng)濟。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，鋼板表面處理用涂料組合物包含溶解于水和 醇溶劑如乙醇中的以上提及的成分。在此情況下，所述樹脂組合物中可包含溶劑，以使固體 總含量可以在5至25重量％范圍內(nèi)，基于所述樹脂組合物的總重量計。當(dāng)溶劑含量超出所 述固體含量范圍時，由于凝膠化，涂料組合物可能不能使用。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，除了以上提及的成分，具有出色的導(dǎo)電性的 鋼板表面處理用涂料組合物還可包含添加劑，如無機溶劑、消泡劑、平滑度改善添加劑等。 這里，所述添加劑可以以較小量使用。具有出色的導(dǎo)電性的經(jīng)表面處理的鋼板可以通過用本發(fā)明的一個示例性實施方 案的包含碳納米管的鋼板表面處理用涂料組合物處理鍍鋅鋼板得到。根據(jù)本發(fā)明的一個示 例性實施方案，所述經(jīng)表面處理的鋼板可通過使用常規(guī)方法，用本發(fā)明的一個示例性實施 方案的涂料組合物處理鋼板而制備，所述方法例如輥涂方法等，但本發(fā)明并不具體限于此。涂覆工序后，經(jīng)表面處理的鋼板可在100至130°C (攝氏度)的峰值金屬溫度 (PMT)干燥。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，在用所述鋼板表面處理用涂料組合物涂覆所 述鋼板一其具有出色的導(dǎo)電性一后，所述涂料組合物可在包含所述溫度范圍的較低溫度 下干燥，因此甚至在低溫固化工序后，所述鋼板仍具有出色的物理性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，對于經(jīng)表面處理的鋼板，包含碳納米管的表 面處理薄膜的涂覆量優(yōu)選在600至2000mg/m2的范圍內(nèi)。當(dāng)所述表面處理薄膜的涂覆量小 于600mg/m2時，所述鋼板的耐腐蝕性和抗刮性可能相對較差，而當(dāng)所述表面處理薄膜的涂 覆量超過2000mg/m2時，所述鋼板的耐腐蝕性出色，但所述鋼板的電學(xué)特性可能會劣化。根 據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，所述經(jīng)表面處理的鋼板表面電阻最好為10_3Ω (歐姆)， 其被設(shè)定為家用電子產(chǎn)品生產(chǎn)商的標(biāo)準(zhǔn)要求。一般而言，當(dāng)所述表面處理薄膜的涂覆量超過lOOOmg/m2時，所述鋼板的耐腐蝕性 出色，但難以確保所述鋼板的電導(dǎo)率。當(dāng)所述鋼板的粗糙度極差時，所述鋼板未涂覆的表面 可能易于暴露于腐蝕環(huán)境下，因此導(dǎo)電性出色，但所述鋼板的耐腐蝕性嚴(yán)重劣化，這使得難 以同時滿足電導(dǎo)率和耐腐蝕性的要求。然而，本發(fā)明的一個示例性實施方案的包含碳納米 管的鋼板表面處理用涂料組合物可用以得到耐腐蝕性和導(dǎo)電性出色的經(jīng)表面處理的鋼板， 即使當(dāng)以lOOOmg/m2或更高的涂覆量使用所述涂料組合物時，而無論所述鋼板的表面粗糙 度如何。如上所述，本發(fā)明的一個示例性實施方案的鋼板表面處理用涂料組合物的特征為 其不含鉻且環(huán)境友好，以及對人體無害。并且，當(dāng)用本發(fā)明的一個示例性實施方案的鋼板表 面處理用涂料組合物處理鋼板時，無論所述鋼板的表面粗糙度如何，所述鋼板可確保其出 色的耐腐蝕性和導(dǎo)電性，并在100至130°C (攝氏度)的較低PMT下干燥和固化。實施方式后文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施方案。在本說明書中，除非另外指出，實 施方案中使用的術(shù)語“百分比(％ )”代表“重量％ ”。測定用以下實施例和比較例中制備的每種鋼板表面處理用涂料組合物處理的鍍
9鋅鋼板的外觀、粘合性、加工過的部分的耐腐蝕性、末道涂覆后的可加工性、面內(nèi)腐蝕和導(dǎo) 電性。(1)外觀評價通過用肉眼觀察污漬或剝落評價鋼板外觀。(2)粘合性以100/100的尺寸橫切鋼板，使用透明膠條對所述鋼板進行膠帶試驗。(3)加工過的部分的耐腐蝕性對所述鋼板的試樣以6πιπιΦ的彎曲強度進行埃里克森(Erichsen)試驗，用鹽水噴 霧，并在噴霧后觀察所述鋼板上的白膜48小時。(4)末道涂覆后的可加工性用用于家用電子器件的油漆給鋼板涂漆，并以1000gX30cm進行沖擊試驗。然后， 觀察所述鋼板上形成的薄膜。(5)面內(nèi)腐蝕在35°C用5%的硅烷溶液對鋼板進行噴霧72小時，并觀察所述鋼板上形成的白膜。(6)導(dǎo)電性使用裝有四線探針的電阻測試儀測量鋼板的表面電阻。實施例1鋼板表面處理用涂料組合物(固體含量20% )通過將下列組分溶于乙醇和水的 混合溶液中制備180重量份含有羧基的水分散性聚氨酯樹脂(固體含量30% )、250重 量份含有羧基的水溶性丙烯酸樹脂(固體含量20% )、20重量份碳納米管膏(固體含量 30%) —其中碳納米管(固體含量13%)分布于水分散性聚氨酯樹脂中、145重量份顆粒 尺寸為20至30nm的二氧化硅溶膠(固體含量30% )、30重量份2-甘氨酰基氧基丙基三 甲氧基硅烷(固體含量72% )、8重量份七鉬酸六銨四水合物的磷酸鹽水溶液(固體含量 63% )和15重量份碳二亞胺(固體含量40% )。用制備的鋼板表面處理用涂料組合物涂 覆鋼板，然后在120°C的PMT下干燥以制備其中所述涂料組合物的涂覆量為lOOOmg/m2的鍍 鋅鋼板。實施例2鋼板表面處理用涂料組合物以與實施例1中相同的方法制備，除了碳納米管膏的 含量為30重量份。用制備的鋼板表面處理用涂料組合物涂覆鋼板，然后在120°C的PMT下 干燥以制備其中所述涂料組合物的涂覆量為1500mg/m2的鍍鋅鋼板。比較例1鋼板表面處理用涂料組合物以與實施例1中相同的方法制備，除了不含實施例1 組合物中的碳納米管膏。用制備的鋼板表面處理用涂料組合物涂覆鋼板，然后在120°C的 PMT下干燥以制備其中所述涂料組合物的涂覆量為lOOOmg/m2的鍍鋅鋼板。分別評價實施例1和2以及比較例1中制備的每種鍍鋅鋼板的外觀、粘合性、加 工過的部分的耐腐蝕性、末道涂覆后的可加工性、面內(nèi)腐蝕和導(dǎo)電性。評價結(jié)果列于下表1 中。表 權(quán)利要求
一種具有出色導(dǎo)電性的熱浸鍍鋅鋼板表面處理用不含鉻涂料組合物，基于所述組合物的固體總重量計，所述組合物包含(a)40至60重量份作為基礎(chǔ)樹脂的水溶性或水性有機樹脂；(b)20至40重量份無機金屬溶膠；(c)2至5重量份包含碳納米管(CNT)的碳納米管膏；(d)2至5重量份基于金屬氧化物/磷酸鹽的防腐蝕劑；(e)5至15重量份有機金屬絡(luò)合物；和(f)3至7重量份交聯(lián)劑。
2.權(quán)利要求1的不含鉻涂料組合物，其包含作為溶劑的水或醇，以使所述組合物中的 固體總含量在5至25重量％的范圍內(nèi)。
3.權(quán)利要求1的不含鉻涂料組合物，其中所述水溶性有機樹脂選自含有羧基或羥基的 水分散性聚氨酯樹脂、含有羧基或羥基的丙烯酸樹脂、丙烯?；蛞蚁┗男缘乃稚⑿?聚氨酯樹脂、烯烴樹脂如聚(乙烯-共-丙烯酸)和聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)、包含雙 酚A的苯氧基樹脂，及其混合物。
4.權(quán)利要求1的不含鉻涂料組合物，其中所述無機金屬溶膠選自二氧化硅溶膠、氧化 鋁溶膠、二氧化鈦溶膠、氧化鋯溶膠及其混合物。
5.權(quán)利要求1的不含鉻涂料組合物，其中所述無機金屬溶膠的金屬顆粒尺寸為5至 30nmo
6.權(quán)利要求1的不含鉻涂料組合物，其中所述碳納米管膏通過將碳納米管分布在樹脂 中制備，所述樹脂選自水分散性聚氨酯樹脂；共聚物，如聚(對苯乙烯撐)(PPV)、聚(對苯 乙烯撐-共-2，5- 二辛氧基-間苯乙烯撐)(PMPV)和聚亞芳基乙撐；水溶性聚合物，如聚 (乙烯醇)、聚(環(huán)氧乙烷)和多糖；以及表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸鋰 和十六烷基三甲基氯化銨。
7.權(quán)利要求1的不含鉻涂料組合物，其中所述耐腐蝕性防銹劑為一種包含選自釩、鋯、 鈦、鉬、鎢、錳、鈰及其混合物之一的水溶液，或一種包含選自鋁、二磷酸鋁、鋅、鉬、氟及其混 合物之一的磷酸鹽或七鉬酸六銨四水合物的磷酸鹽水溶液。
8.權(quán)利要求1的不含鉻涂料組合物，其中所述有機金屬絡(luò)合物選自基于硅烷的偶聯(lián) 劑、基于鈦的偶聯(lián)劑、基于鋯的偶聯(lián)劑及其混合物。
9.權(quán)利要求1的不含鉻涂料組合物，其中所述交聯(lián)劑為碳二亞胺交聯(lián)劑。
10.權(quán)利要求1至9中任一項的不含鉻涂料組合物，其還包含烷氧基硅烷化合物，其中 通過水溶性有機樹脂和無機金屬溶膠和所述烷氧基硅烷化合物的反應(yīng)形成有機/無機復(fù) 合樹脂。
11.權(quán)利要求10的不含鉻涂料組合物，其中基于100重量份的所述水溶性有機樹脂和 所述無機金屬溶膠的固體重量的總和計，所述烷氧基硅烷化合物以1至10重量份的含量存在。
12.權(quán)利要求10的不含鉻涂料組合物，其中所述烷氧基硅烷化合物包括環(huán)氧基硅 烷，如(3-環(huán)氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷、2-(3，4_環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、 3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷，或氨基硅烷，如 N-2(氨基乙基)-3_氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N- (1，3- 二甲基-亞丁基)丙胺、N-苯基-3-氨基丙基 三甲氧基硅烷和N-(乙烯基苯甲基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷鹽酸鹽。
13.一種具有出色的導(dǎo)電性的經(jīng)表面處理的鋼板，所述鋼板包含一個熱浸鍍鋅層和一 個表面處理層，其中所述表面處理層由權(quán)利要求1至9中任一項限定的鋼板表面處理用涂 料組合物形成，且所述表面處理層的涂覆量在600至2000mg/m2的范圍內(nèi)。
14.一種具有出色的導(dǎo)電性的經(jīng)表面處理的鋼板，所述鋼板包含一個熱浸鍍鋅層和一 個表面處理層，其中所述表面處理層由權(quán)利要求10限定的鋼板表面處理用涂料組合物形 成，且所述表面處理層的涂覆量在600至2000mg/m2的范圍內(nèi)。
全文摘要
提供了一種包含分布于水分散性聚氨酯樹脂中的碳納米管的熱浸鍍鋅鋼板表面處理用不含鉻涂料組合物，和一種使用其進行過表面處理的鋼板。所述包含碳納米管且具有出色的導(dǎo)電性的熱浸鍍鋅鋼板表面處理用不含鉻涂料組合物包含，基于所述組合物的固體總重量計(a)40至60重量份水溶性或水性有機樹脂；(b)20至40重量份無機金屬溶膠；(c)2至5重量份包含碳納米管(CNT)的碳納米管膏；(d)2至5重量份基于金屬氧化物/磷酸鹽的防腐蝕劑；(e)5至15重量份有機金屬絡(luò)合物；(f)3至7重量份碳二亞胺交聯(lián)劑；和(g)余量的水、乙醇或其混合物。用所述組合物進行了表面處理的鋼板可有利地確保耐腐蝕性而不包含鉻成分，并且甚至當(dāng)以1000mg/m2或更高的涂覆量使用所述涂料組合物時，仍能夠顯示出其導(dǎo)電性。
文檔編號C23C2/06GK101960047SQ200880127508
公開日2011年1月26日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者丁勳, 樸永俊, 金甲龍 申請人:Posco公司