一種由生物肌醇制成的無(wú)磷、無(wú)氟、無(wú)重金屬的新型環(huán)保皮膜劑、其制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由生物肌醇制成的無(wú)磷、無(wú)氟、無(wú)重金屬的新型環(huán)保皮膜劑、其制備方法及其應(yīng)用，屬于金屬表面處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]皮膜劑作為一種金屬表面處理劑，可防止金屬表面氧化，也可增強(qiáng)后續(xù)漆膜噴涂時(shí)漆膜的附著力，廣泛應(yīng)用于金屬制品領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有的皮膜劑包括含磷皮膜劑和無(wú)磷皮膜劑。含磷皮膜劑環(huán)境污染大，隨著環(huán)境保護(hù)工作的日益加強(qiáng)，磷元素的污染問(wèn)題已受到國(guó)內(nèi)外有關(guān)部門(mén)和企業(yè)的高度重視，中國(guó)已有不少地區(qū)和城市，嚴(yán)禁使用含磷洗衣粉和含磷清洗劑，環(huán)保部門(mén)對(duì)涂裝前處理后的廢水中的含磷治理要求，也越來(lái)越嚴(yán)格，導(dǎo)致涂裝前處理的綜合成本大大增加。國(guó)家規(guī)定，皮膜劑中磷含量低于15%即被視為無(wú)磷皮膜劑，因此現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)磷皮膜劑大多含有一定量的磷。且現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)磷皮膜劑與金屬表面附著力差，容易脫落，且使用時(shí)必須使用去離子水，一旦有離子進(jìn)入，就會(huì)報(bào)廢。
[0004]且現(xiàn)有技術(shù)中的皮膜劑針對(duì)性過(guò)強(qiáng)，不同的金屬需要使用不同的皮膜劑，因此不同的金屬不能在同一槽液中上膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中皮膜劑含有磷、含有大量氟鋯酸、重金屬，污染大、投資高、不同的金屬需要不同的皮膜劑、附著力差、使用要求高等缺陷，本發(fā)明提供一種以由生物肌醇制成的無(wú)磷、無(wú)氟、無(wú)重金屬的新型環(huán)保皮膜劑、其制備方法及其應(yīng)用。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種由生物肌醇制成的無(wú)磷、無(wú)氟、無(wú)重金屬的新型環(huán)保皮膜劑，由摩爾比為(1:1)-(1:10)的生物肌醇和多元有機(jī)酸制備而成。
[0008]申請(qǐng)人經(jīng)研宄發(fā)現(xiàn)，肌醇與有機(jī)多元酸進(jìn)行酯化反應(yīng)合成了螯合能力強(qiáng)的多羧基化合物，當(dāng)與金屬絡(luò)合時(shí)，易形成多個(gè)螯合環(huán)，絡(luò)合物穩(wěn)定性高，即使在強(qiáng)酸性環(huán)境中，也能與金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。
[0009]本申請(qǐng)皮膜劑零污染、投資小、適于各種不同的金屬、附著力強(qiáng)、使用要求低，從根本上解決了現(xiàn)有無(wú)磷皮膜劑氟含量高，含重金屬，使用過(guò)程中穩(wěn)定性差，操作控制復(fù)雜等問(wèn)題。
[0010]作為本申請(qǐng)的一種改進(jìn)，上述的由生物肌醇制成的無(wú)磷、無(wú)氟、無(wú)重金屬的新型環(huán)保皮膜劑，其原料組分為:生物肌醇1.0-20%，多元有機(jī)酸1_80%，十二烷基磺酸鈉0-10.0%，乳化劑0.1_5%，余量為水，所述百分比為質(zhì)量百分比。這樣進(jìn)一步提高了所得皮膜劑的分散性。
[0011]上述利用生物肌醇分子與有機(jī)多元酸進(jìn)行酯化反應(yīng)合成皮膜劑的前體物質(zhì)，進(jìn)而采用生物表面活性劑試劑制備成完全無(wú)磷皮膜劑，其潤(rùn)濕、滲透效果好，泡沫低，防銹性能佳、適應(yīng)面廣，與塑粉、油漆的接合力、附著力均達(dá)到優(yōu)良，且符合綠色環(huán)保要求；所得產(chǎn)品質(zhì)量符合《歐盟電氣和電子有害物質(zhì)指令》，即ROHS標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]上述多元有機(jī)酸為二元以上的多元酸，也可以為酸酐，為能和生物肌醇形成單酯化合物的有機(jī)酸。
[0013]為了進(jìn)一步促進(jìn)各組分之間的協(xié)同效應(yīng)，提高皮膜劑的附著力，同時(shí)保證所得膜的厚度可調(diào)性，優(yōu)選，多元有機(jī)酸包括草酸0-80%、丁二酸0-80%和檸檬酸0-30%，所述百分比為質(zhì)量百分比；進(jìn)一步優(yōu)選，多元有機(jī)酸包括草酸0.1-20%、丁二酸1.0-20%和檸檬酸0-5.0 %，所述百分比為質(zhì)量百分比。
[0014]為了提高上述皮膜劑的潤(rùn)濕、滲透、分散性、穩(wěn)定性，并且能夠使所得的膜更加牢固、均勻，優(yōu)選，乳化劑為T(mén)X-10、0P-10或脂肪醇類(lèi)表面活性劑中一種或兩種以上任意配比的混合物。
[0015]為了能使各組分之間的協(xié)同效應(yīng)發(fā)揮到最佳，同時(shí)降低成本，優(yōu)選，生物肌醇的質(zhì)量含量為1-5% ;多兀有機(jī)酸的質(zhì)量含量為15-25%，十二燒基磺酸鈉的質(zhì)量含量為1_3%，所述百分比為質(zhì)量百分比。
[0016]為了提高上述皮膜劑的潤(rùn)濕、滲透、分散性、穩(wěn)定性，并且能夠使所得的膜更加牢固、均勻，乳化劑進(jìn)一步優(yōu)選為T(mén)X-10或脂肪醇類(lèi)表面活性劑或兩者任意配比的混合物；所述乳化劑的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為0.1-5 %，所述百分比為質(zhì)量百分比。
[0017]上述皮膜劑的制備可采用現(xiàn)有技術(shù)中的皮膜的制備方法制備，為了節(jié)約成本，只要將上述各組分混勻，在10_90°C條件下完成酯化反應(yīng)后即可使用，可將各組分一起倒入水中混勻，也可使一種原料在水中溶完后，再溶下一種，各種組分的添加順序不限；但為了進(jìn)一步提高皮膜劑的附著力，優(yōu)選，上述由生物肌醇制成的無(wú)磷、無(wú)氟、無(wú)重金屬的新型環(huán)保皮膜劑的制備方法，先將乳化劑溶于水后，再與其余各組分混勻，然后在10-90°C條件下反應(yīng)l-6h，即得。
[0018]為了進(jìn)一步提高所得皮膜劑的分散性和穩(wěn)定性，優(yōu)選，先將乳化劑和十二烷基磺酸鈉溶于水后，再與其余各組分混勻，然后在10-90°C條件下反應(yīng)l-6h，即得。反應(yīng)溫度優(yōu)選為 60-90 °C。
[0019]當(dāng)溫度在30?45°C時(shí)，上膜速度為1-5分鐘。溫度高，上膜速度快，反之，上膜速度慢。優(yōu)選，當(dāng)溫度不大于30°C時(shí)，上膜速度為3-5分鐘；當(dāng)溫度30-40°C時(shí)，上膜速度為1.5-2.5分鐘；當(dāng)溫度為40-45°C時(shí)，上膜速度為1-1.5分鐘。
[0020]上述無(wú)磷皮膜劑完全不含磷、氟，鉻、鎳、錳等重金屬，從根本上解決了現(xiàn)有無(wú)磷皮膜劑氟含量高，使用過(guò)程中穩(wěn)定性差，操作控制復(fù)雜的問(wèn)題。
[0021]本申請(qǐng)各組分按照上述比例復(fù)配使用，產(chǎn)生了預(yù)料不到的協(xié)同效應(yīng)，所得的皮膜劑適應(yīng)性強(qiáng)，適用于各種金屬材質(zhì)，因此，不同的金屬可在同一槽液中上膜，省工、省料；使用上述皮膜劑生成一種不溶于水的化學(xué)惰性膜，牢固地附著在金屬表面；上述無(wú)磷皮膜劑適合各種水質(zhì)，包括各個(gè)地方的自來(lái)水等；上述檸檬酸通過(guò)與其他組分的復(fù)配，可更加有效地調(diào)節(jié)膜厚薄。
[0022]本發(fā)明未提及的技術(shù)均參照現(xiàn)有技術(shù)。
[0023]本發(fā)明由生物肌醇制成的無(wú)磷、無(wú)氟、無(wú)重金屬的新型環(huán)保皮膜劑的優(yōu)點(diǎn)是:
[0024]I)肌醇與有機(jī)多元酸進(jìn)行酯化反應(yīng)以合成螯合能力強(qiáng)的多羧基化合物，當(dāng)與金屬絡(luò)合時(shí)，易形成多個(gè)螯合環(huán)，絡(luò)合物穩(wěn)定性高，即使在強(qiáng)酸性環(huán)境中，也能與金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。此外，本發(fā)明皮膜劑有優(yōu)異的潤(rùn)濕效果，能在金屬表面形成致密均勻的膜層；所生產(chǎn)的膜層厚度為0.05-0.5um，僅相當(dāng)于磷化過(guò)程所生產(chǎn)膜層厚度的1/100，其雜化反應(yīng)所產(chǎn)生的分子鍵結(jié)構(gòu)，使膜層的附著力比磷化膜更牢固，使用周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于含磷鐵系磷化液；
[0025]2)所述無(wú)磷皮膜劑完全不含磷、氟、不含有鉻、鎳、錳等有毒重金屬、無(wú)亞硝酸鹽、磷酸鹽和揮發(fā)性有機(jī)成份，解決了現(xiàn)有無(wú)磷皮膜劑氟含量高的問(wèn)題，真正環(huán)保；與塑粉、油漆的接合力、附著力均達(dá)到優(yōu)良；無(wú)有害物質(zhì)污染，符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)，ROHS標(biāo)準(zhǔn)指《歐盟