一种硅烷复合耐指纹涂层液及其制备方法和镀锌板

技术领域

本发明属于涂层材料领域，尤其涉及一种硅烷复合耐指纹涂层液及其制备方法和镀锌板。

背景技术

由于人们生活水平的提高，对电子产品的需求量也是逐渐增大，人们不但要求其性能好，而且对它们的外观要求也是越来越高。而这些产品在生产过程中，受工序的影响，工作人员的指纹和汗液及其容易附着在零件表面，而研究显示，附着在表面上的指纹是最容易产生腐蚀的部位，这不但影响产品外观还会大大降低产品质量，所以耐指纹处理由此而生。

传统的铬酸盐耐指纹液通常是由六价铬化合物，三价铬化合物，导电盐，络合剂，树脂等组成。铬酸盐耐指纹膜具有耐蚀性好，技术成熟，成本低廉，使用操作简单，外观漂亮且有自修复能力等优点，而成为镀锌层的常规耐指纹处理方法。但由于六价铬毒性高且有致癌性，含六价铬的耐指纹废液的排放将受到越来越严格的控制。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种安全环保的、高耐指纹性和高耐蚀性的硅烷复合耐指纹涂层液。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种硅烷复合耐指纹涂层液，其特征在于，每升所述硅烷复合耐指纹涂层液的原料包括下述组分：改性纳米二氧化硅1.2-5.6g；不饱和聚酯改性丙烯酸树脂225-450g；硅烷偶联剂10-174g；其余为水。

进一步地，每升所述硅烷复合耐指纹涂层液的原料包括下述组分：改性纳米二氧化硅3-4g；不饱和聚酯改性丙烯酸树脂300-350g；硅烷偶联剂50-60g；其余为水。

根据本发明的另一方面，提供一种根据上述方案所述的硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，包括：将硅烷偶联剂进行水解，制得硅烷水解液；将不饱和聚酯改性丙烯酸树脂和水进行混合，制得不饱和聚酯改性丙烯酸树脂悬浊液；将所述硅烷水解液与所述不饱和聚酯改性丙烯酸树脂悬浊液混合，并加入改性纳米二氧化硅和水，制得硅烷复合耐指纹涂层液。

进一步地，所述水解的条件包括：在20-30℃的温度下进行搅拌水解，搅拌时间为：3-5小时。

进一步地，所述改性纳米二氧化硅为改性纳米二氧化硅分散液。

进一步地，所述改性纳米二氧化硅分散液的制备方法包括：将叔丁醇和水混合，制得叔丁醇水溶液；向所述叔丁醇水溶液加入气相纳米SiO

进一步地，所述第一温度的范围为：100-150℃。

进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和/或1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷。

进一步地，所述改性纳米二氧化硅为使用三甲基氯硅烷进行改性得到的改性纳米二氧化硅分散液。

根据本发明的又一方面，提供一种无铬耐指纹的镀锌板，包括：镀锌板和上述方案任一项所述的方法制得的涂层液形成的涂层。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明的硅烷复合耐指纹涂层液完全不含铬，其钝化效果可达六价铬钝化液水平,避免了六价铬对环境的危害,而且本发明的硅烷复合耐指纹涂层液具有六价铬钝化剂不具有的耐指纹性和优良附着力。本发明去除了磷化处理的步骤，大幅度降低了磷元素对环境的危害，降低了传统磷化液的强酸腐蚀性能，是一种新型环保安全处理液。该硅烷复合耐指纹涂层液还克服了许多硅烷处理液贮存时稳定性差的缺点，其贮存稳定性在室温下可长达6个月，因此可完全替代传统磷化耐指纹液。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法的方法流程图。

图2是根据本发明一实施方式的改性纳米二氧化硅分散液制备方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

在本发明一实施例的一个实施方式中，提供一种硅烷复合耐指纹涂层液，每升硅烷复合耐指纹涂层液的原料包括下述组分：改性纳米二氧化硅1.2-5.6g，不饱和聚酯改性丙烯酸树脂225-450g，硅烷偶联剂10-174g，其余为水。本发明的硅烷复合耐指纹涂层液完全不含铬，其钝化效果可达六价铬钝化液水平,避免了六价铬对环境的危害,而且本发明的硅烷复合耐指纹涂层液具有六价铬钝化剂不具有的耐指纹性和优良附着力。本发明去除了磷化处理的步骤，大幅度降低了磷元素对环境的危害，降低了传统磷化液的强酸腐蚀性能，是一种新型环保安全处理液。

本发明的硅烷复合耐指纹涂层液与镀锌板附着力0级，耐中性盐雾96h，腐蚀面积≤5％，△E(耐污性)≤2。

本发明的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液的使用方法是，在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍5-10s，然后在200-380℃条件下烘烤7-10s，得到干膜厚度5-20微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

在一优选实施例中，每升所述硅烷复合耐指纹涂层液的原料包括下述组分：改性纳米二氧化硅3-4g，不饱和聚酯改性丙烯酸树脂300-350g，硅烷偶联剂50-60g，其余为水。

图1是根据本发明一实施方式的硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法的方法流程图。

如图1所示，在本发明另一实施例的一个实施方式中，提供一种根据上述硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，包括：

S1：将硅烷偶联剂进行水解，制得硅烷水解液；

S2：将不饱和聚酯改性丙烯酸树脂和水进行混合，制得不饱和聚酯改性丙烯酸树脂悬浊液；

S3：将硅烷水解液与不饱和聚酯改性丙烯酸树脂悬浊液混合，并加入改性纳米二氧化硅和水，制得硅烷复合耐指纹涂层液。

本发明的硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法全程无铬处理，避免了六价铬对环境的危害和生产过程的污染。并且去除了传统涂层制备的磷化处理环节，大幅度降低了磷元素对环境的危害，降低了传统磷化液的强酸腐蚀性能，是一种新型环保安全处理液。

在一可选实施例中，水解的条件可以包括：在20-30℃的温度下进行搅拌水解，搅拌时间为：3-5小时。

在一可选实施例中，改性纳米二氧化硅为改性纳米二氧化硅分散液。

图2是根据本发明一实施方式的改性纳米二氧化硅分散液制备方法的方法流程图。

如图2所示，在一可选实施例中，改性纳米二氧化硅分散液的制备方法可以包括：

S31：将叔丁醇和水混合，制得叔丁醇水溶液；优选的，将叔丁醇和水以2：1的比例混合，制得叔丁醇水溶液；

S32：向叔丁醇水溶液加入SiO

S33：加热到第一温度后冷凝回流；

S34：加入六偏磷酸钠分散剂和十二烷基苯磺酸钠表面活性剂；优选的，加入0.1％的六偏磷酸钠分散剂和0.1％的十二烷基苯磺酸钠表面活性剂；

S35：加入三甲基氯硅烷，调节pH至4.5-5后搅拌；优选的，加入0.5％三甲基氯硅烷，调节pH至4.5-5后搅拌；

S36：使用超声波进行分散，制得改性纳米二氧化硅分散液。

在一可选实施例中，SiO

在一可选实施例中，第一温度的范围为：100-150℃。

在一可选实施例中，硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

在一可选实施例中，硅烷偶联剂为1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷。

在一可选实施例中，改性纳米二氧化硅为使用三甲基氯硅烷进行改性得到的改性纳米二氧化硅分散液。

在一可选实施例中，不饱和聚酯改性丙烯酸树脂悬浊液中，不饱和聚酯改性丙烯酸树脂的固体含量为15-25％，pH值6.0-8.0。

在本发明又一实施例的一个实施方式中，提供一种无铬耐指纹的镀锌板，包括：镀锌板和上述方案任一项的方法制得的涂层液形成的涂层。

实施例1

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取36gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，20℃下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍5s，然后在200℃条件下烘烤10s，得到干膜厚度5微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤1)，表面涂层附着力：1级。

实施例2

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取60g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、18gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，25℃下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍10s，然后在380℃条件下烘烤7s，得到干膜厚度18微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤1)，表面涂层附着力：0级。

实施例3

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取120g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、54gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，30℃下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍7s，然后在290℃条件下烘烤10s，得到干膜厚度8微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤1)，表面涂层附着力：1级。

实施例4

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取60g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、54gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，常温下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍8s，然后在300℃条件下烘烤9s，得到干膜厚度11微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤1)，表面涂层附着力：0级。

实施例5

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取30g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、36gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，常温下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍5s，然后在230℃条件下烘烤8s，得到干膜厚度9微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤1)，表面涂层附着力：1级

实施例6

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取30g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、30gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，常温下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍6s，然后在300℃条件下烘烤8s，得到干膜厚度11微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤1)，表面涂层附着力：1级

实施例7

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取90g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、18gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，常温下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍8s，然后在300℃条件下烘烤7s，得到干膜厚度11微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤2)，表面涂层附着力：0级

实施例8

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取60g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、18gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，常温下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍8s，然后在300℃条件下烘烤7s，得到干膜厚度11微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤2)，表面涂层附着力：0级

实施例9

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取60g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、18gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到540mL水中，常温下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍8s，然后在300℃条件下烘烤7s，得到干膜厚度11微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤1)，表面涂层附着力：1级

实施例10

一种硅烷复合耐指纹涂层液的制备方法，步骤如下：

称取120g1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷加入到540mL水中，常温下搅拌水解4h，得到水解液。

以不饱和聚酯改性丙烯酸树脂稀释液为分散纳米SiO

本实施例制备的用于镀锌板的硅烷复合耐指纹涂层液在室温下放置90天，未出现分层和固化，稳定性好。

本实施例制备无铬耐指纹的镀锌板的方法是：在室温条件下，将待处理的镀锌板除油、除锈、水洗干净后，置于硅烷复合耐指纹涂层液中，浸渍8s，然后在300℃条件下烘烤7s，得到干膜厚度11微米的无铬耐指纹涂层的镀锌板。

采用本实施例制备的无铬耐指纹的镀锌板，耐中性盐雾实验(白锈面积)：96小时约5％，耐污性：优秀(△E≤2)，表面涂层附着力：0级。

为更清楚本发明提供的多个实施例中硅烷复合耐指纹涂层液的性能，下表1给出了本发明每个实施例的个成分的组分。

表2给出了本发明每个实施例的制备的无铬耐指纹的镀锌板的条件与厚度。

本发明旨在保护一种硅烷复合耐指纹涂层液及其制备方法和镀锌板，每升所述硅烷复合耐指纹涂层液的原料包括下述组分：改性纳米二氧化硅1.2-5.6g；不饱和聚酯改性丙烯酸树脂225-450g；硅烷偶联剂10-174g；其余为水。本发明的硅烷复合耐指纹涂层液完全不含铬，其钝化效果可达六价铬钝化液水平,避免了六价铬对环境的危害,而且本发明的硅烷复合耐指纹涂层液具有六价铬钝化剂不具有的耐指纹性和优良附着力。本发明去除了磷化处理的步骤，大幅度降低了磷元素对环境的危害，降低了传统磷化液的强酸腐蚀性能，是一种新型环保安全处理液。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。