阅读说明：本技术 一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法 (Antibacterial and mildewproof aluminum alloy chromium-free passivator and preparation method thereof ) 是由 张广勋 沈勇 王超 王清芳 于 2020-08-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法,涉及铝合金钝化技术领域,由如下原料制成：氟锆酸钾、氟化钠、氟锆酸、硝酸等。第一步、在沸水中加入氟锆酸钾和氟化钠搅拌均匀；第二步、依次加入氟锆酸、硝酸等；第三步、加入成膜助剂、复合抗菌剂和杀菌除霉剂；第四步、冷却后过滤除去杂质,即得抗菌防霉铝合金无铬钝化剂。本发明中通过氟锆酸、硝酸和氟锆酸钾是形成无铬转化膜的主要原料,参与成膜反应,以有机硅聚合物为主要原料制得成膜助剂,不仅能显著提高脱模剂的成膜性,还能有效缩短脱模剂的固化成膜时间,整个发明耐腐蚀性能良好,同时具有抗菌防霉的功效,保证其表面的光洁度及本色的持久性,实用性高。(The invention provides an antibacterial and mildewproof aluminum alloy chromium-free passivator and a preparation method thereof, relates to the technical field of aluminum alloy passivation, and is prepared from the following raw materials: potassium fluorozirconate, sodium fluoride, fluorozirconic acid, nitric acid, and the like. Firstly, adding potassium fluorozirconate and sodium fluoride into boiling water and uniformly stirring; secondly, adding fluozirconic acid, nitric acid and the like in sequence; thirdly, adding a film forming auxiliary agent, a composite antibacterial agent and a sterilization and mildew removal agent; and fourthly, filtering to remove impurities after cooling to obtain the antibacterial mildew-proof aluminum alloy chromium-free passivator. According to the invention, the fluozirconic acid, the nitric acid and the potassium fluozirconate are main raw materials for forming a chromium-free conversion film, participate in a film forming reaction, and the organic silicon polymer is used as the main raw material to prepare the film forming auxiliary agent, so that the film forming property of the release agent can be remarkably improved, the curing and film forming time of the release agent can be effectively shortened, the whole invention has good corrosion resistance, and meanwhile, the invention has antibacterial and mildewproof effects, ensures the smoothness of the surface and the durability of the natural color, and has high practicability.)

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金钝化技术领域，尤其涉及一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法。

背景技术

铝合金具有许多优良的性能，被广泛用于交通运输、包装容器、航空航天、家用电器、机械制造、建筑型材、电子通讯等多个领域。但铝合金的抗腐蚀性、耐磨性、硬度等性能较差，在使用过程中容易受到腐蚀，因此铝型材在涂装前必须经过有效的表面处理，以避免或减少腐蚀。

铬酸盐钝化处理作为最常用的铝合金表面处理技术，具有使用方便，价格低廉，耐腐蚀性能及装饰性能较好的优点，但是处理溶液中的六价铬毒性大、对环境污染严重，已被多国出台政策法规限制或禁止使用。因此，寻求无铬钝化体系十分必要。其中钛锆基钝化技术具有工艺简单、稳定性好、成本低等优点，但是其耐腐蚀性和附着力不如铬酸盐钝化处理，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂，由如下重量份数的原料制成：

氟锆酸钾15~20份、氟化钠3~6份、氟锆酸10~15份、硝酸3~5份、硼砂3~5份、硝酸铈1~3份、硝酸镁5~8份和硫酸铵2~5份、成膜助剂20~30份、复合抗菌剂8~10份、杀菌除霉剂15~20份和水100~200份。

优选的，所述氟锆酸钾13份、氟化钠4.5份、氟锆酸13份、硝酸4份、硼砂4份、硝酸铈2份、硝酸镁6.5份和硫酸铵4份、成膜助剂25份、复合抗菌剂9份、杀菌除霉剂17份和水150份。

优选的，所述成膜助剂由如下重量份数的原料制成：有机硅聚合物15~20份、氢化松香甘油酯6~11份、氯化聚乙烯5~9份、乳化硅油4~8份、聚乙烯醇缩丁醛4~8份、羊毛脂1~2份、磷酸氢二钠0.5~1份、异丙醇25~35份、硫酸化蓖麻油1~2份。

所述成膜助剂制备方法包括如下步骤：

（1）向异丙醇中加入有机硅聚合物和氯化聚乙烯，分散均匀后加热至回流状态保温混合，再加入氢化松香甘油酯和聚乙烯醇缩丁醛，继续回流保温混合，即得物料I；

（2）将乳化硅油和松节油充分混合，再加入硫酸化蓖麻油，加热，然后将所得混合物静置，随后再加热至65~70℃保温混合5min，即得物料II；

（3）向物料I中加入物料II、羊毛脂和磷酸氢二钠，充分混合均匀，所得混合物料送入球磨机中，球磨至细度小于10μm，得到成膜助剂。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、在沸水中加入氟锆酸钾和氟化钠搅拌均匀，然后将溶液转移到反应釜中；

第二步、依次加入氟锆酸、硝酸、硼砂、硝酸铈、硝酸镁和硫酸铵；边加边搅拌，搅拌0.5~1.5小时；

第三步、加入成膜助剂、复合抗菌剂和杀菌除霉剂，继续搅拌0.3~0.5h，冷却后将pH调至4~4.5，得混合液；

第四步、将第三步中的混合液与其余原料混合后50~60℃搅拌0.5~1h，冷却后过滤除去杂质，即得抗菌防霉铝合金无铬钝化剂。

优选的，所述步骤（2）中的加热至80~85℃，并保温10min，混合物的静置的温度为-5~0℃，静置时间为10h。

优选的，所述成膜助剂、复合抗菌剂和杀菌除霉剂加入前均需要进行超微粉碎机制成微粉。

本发明的有益效果是：

本发明中通过氟锆酸、硝酸和氟锆酸钾是形成无铬转化膜的主要原料，参与成膜反应，氟锆酸除在金属表面形成转化膜外，还具有催化作用，可加快钝化反应的进行。硼酸和硫酸铵能够调节钝化剂的pH值，去除残酸。硝酸盐能够提高钝化膜的耐蚀性，氟化钠可以在金属表面形成保护层。上述几种物质的相互协同作用，互相影响；

本发明以有机硅聚合物为主要原料，辅以氢化松香甘油酯、氯化聚乙烯及多种助剂制得成膜助剂，不仅能显著提高脱模剂的成膜性，还能有效缩短脱模剂的固化成膜时间，且能增强所形成膜层的附着力，整个发明耐腐蚀性能良好，同时具有抗菌防霉的功效，能防止铝合金发生霉变，保证其表面的光洁度及本色的持久性，实用性高。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面描述本发明的具体实施例。

实施例1

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法，由如下重量份数的原料制成：

氟锆酸钾15份、氟化钠3份、氟锆酸10份、硝酸3份、硼砂3份、硝酸铈1份、硝酸镁5份和硫酸铵2份、成膜助剂20份、复合抗菌剂8份、杀菌除霉剂15份和水100份。

所述成膜助剂由如下重量份数的原料制成：

有机硅聚合物15份、氢化松香甘油酯6份、氯化聚乙烯5份、乳化硅油4份、聚乙烯醇缩丁醛4份、羊毛脂1份、磷酸氢二钠0.5份、异丙醇25份、硫酸化蓖麻油1份。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂，所述成膜助剂制备方法包括如下步骤：

（1）向异丙醇中加入有机硅聚合物和氯化聚乙烯，分散均匀后加热至回流状态保温混合，再加入氢化松香甘油酯和聚乙烯醇缩丁醛，继续回流保温混合，即得物料I；

（2）将乳化硅油和松节油充分混合，再加入硫酸化蓖麻油，加热，然后将所得混合物静置，随后再加热至65~70℃保温混合5min，即得物料II；

（3）向物料I中加入物料II、羊毛脂和磷酸氢二钠，充分混合均匀，所得混合物料送入球磨机中，球磨至细度小于10μm，得到成膜助剂。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、在沸水中加入氟锆酸钾和氟化钠搅拌均匀，然后将溶液转移到反应釜中；

第二步、依次加入氟锆酸、硝酸、硼砂、硝酸铈、硝酸镁和硫酸铵；边加边搅拌，搅拌0.5~1.5小时；

第三步、加入成膜助剂、复合抗菌剂和杀菌除霉剂，继续搅拌0.3~0.5h，冷却后将pH调至4~4.5，得混合液；

第四步、将第三步中的混合液与其余原料混合后50~60℃搅拌0.5~1h，冷却后过滤除去杂质，即得抗菌防霉铝合金无铬钝化剂。

实施例2

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法，由如下重量份数的原料制成：

氟锆酸钾15~20份、氟化钠3~6份、氟锆酸10~15份、硝酸3~5份、硼砂3~5份、硝酸铈1~3份、硝酸镁5~8份和硫酸铵2~5份、成膜助剂20~30份、复合抗菌剂8~10份、杀菌除霉剂15~20份和水100~200份。

所述成膜助剂由如下重量份数的原料制成：

有机硅聚合物15~20份、氢化松香甘油酯6~11份、氯化聚乙烯5~9份、乳化硅油4~8份、聚乙烯醇缩丁醛4~8份、羊毛脂1~2份、磷酸氢二钠0.5~1份、异丙醇25~35份、硫酸化蓖麻油1~2份。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂，所述成膜助剂制备方法包括如下步骤：

（1）向异丙醇中加入有机硅聚合物和氯化聚乙烯，分散均匀后加热至回流状态保温混合，再加入氢化松香甘油酯和聚乙烯醇缩丁醛，继续回流保温混合，即得物料I；

（2）将乳化硅油和松节油充分混合，再加入硫酸化蓖麻油，加热，然后将所得混合物静置，随后再加热至65~70℃保温混合5min，即得物料II；

（3）向物料I中加入物料II、羊毛脂和磷酸氢二钠，充分混合均匀，所得混合物料送入球磨机中，球磨至细度小于10μm，得到成膜助剂。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、在沸水中加入氟锆酸钾和氟化钠搅拌均匀，然后将溶液转移到反应釜中；

第二步、依次加入氟锆酸、硝酸、硼砂、硝酸铈、硝酸镁和硫酸铵；边加边搅拌，搅拌0.5~1.5小时；

第三步、加入成膜助剂、复合抗菌剂和杀菌除霉剂，继续搅拌0.3~0.5h，冷却后将pH调至4~4.5，得混合液；

第四步、将第三步中的混合液与其余原料混合后50~60℃搅拌0.5~1h，冷却后过滤除去杂质，即得抗菌防霉铝合金无铬钝化剂。

实施例3

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法，由如下重量份数的原料制成：

氟锆酸钾15~20份、氟化钠3~6份、氟锆酸10~15份、硝酸3~5份、硼砂3~5份、硝酸铈1~3份、硝酸镁5~8份和硫酸铵2~5份、成膜助剂20~30份、复合抗菌剂8~10份、杀菌除霉剂15~20份和水100~200份。

所述成膜助剂由如下重量份数的原料制成：

有机硅聚合物15~20份、氢化松香甘油酯6~11份、氯化聚乙烯5~9份、乳化硅油4~8份、聚乙烯醇缩丁醛4~8份、羊毛脂1~2份、磷酸氢二钠0.5~1份、异丙醇25~35份、硫酸化蓖麻油1~2份。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂，所述成膜助剂制备方法包括如下步骤：

（1）向异丙醇中加入有机硅聚合物和氯化聚乙烯，分散均匀后加热至回流状态保温混合，再加入氢化松香甘油酯和聚乙烯醇缩丁醛，继续回流保温混合，即得物料I；

（2）将乳化硅油和松节油充分混合，再加入硫酸化蓖麻油，加热，然后将所得混合物静置，随后再加热至65~70℃保温混合5min，即得物料II；

（3）向物料I中加入物料II、羊毛脂和磷酸氢二钠，充分混合均匀，所得混合物料送入球磨机中，球磨至细度小于10μm，得到成膜助剂。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、在沸水中加入氟锆酸钾和氟化钠搅拌均匀，然后将溶液转移到反应釜中；

第二步、依次加入氟锆酸、硝酸、硼砂、硝酸铈、硝酸镁和硫酸铵；边加边搅拌，搅拌0.5~1.5小时；

第三步、加入成膜助剂、复合抗菌剂和杀菌除霉剂，继续搅拌0.3~0.5h，冷却后将pH调至4~4.5，得混合液；

第四步、将第三步中的混合液与其余原料混合后50~60℃搅拌0.5~1h，冷却后过滤除去杂质，即得抗菌防霉铝合金无铬钝化剂。

实施例4

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法，由如下重量份数的原料制成：

氟锆酸钾15~20份、氟化钠3~6份、氟锆酸10~15份、硝酸3~5份、硼砂3~5份、硝酸铈1~3份、硝酸镁5~8份和硫酸铵2~5份、复合抗菌剂8~10份、杀菌除霉剂15~20份和水100~200份。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂，所述成膜助剂制备方法包括如下步骤：

（1）向异丙醇中加入有机硅聚合物和氯化聚乙烯，分散均匀后加热至回流状态保温混合，再加入氢化松香甘油酯和聚乙烯醇缩丁醛，继续回流保温混合，即得物料I；

（2）将乳化硅油和松节油充分混合，再加入硫酸化蓖麻油，加热，然后将所得混合物静置，随后再加热至65~70℃保温混合5min，即得物料II；

（3）向物料I中加入物料II、羊毛脂和磷酸氢二钠，充分混合均匀，所得混合物料送入球磨机中，球磨至细度小于10μm，得到成膜助剂。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、在沸水中加入氟锆酸钾和氟化钠搅拌均匀，然后将溶液转移到反应釜中；

第二步、依次加入氟锆酸、硝酸、硼砂、硝酸铈、硝酸镁和硫酸铵；边加边搅拌，搅拌0.5~1.5小时；

第三步、加入复合抗菌剂和杀菌除霉剂，继续搅拌0.3~0.5h，冷却后将pH调至4~4.5，得混合液；

第四步、将第三步中的混合液与其余原料混合后50~60℃搅拌0.5~1h，冷却后过滤除去杂质，即得抗菌防霉铝合金无铬钝化剂。

实施例5

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法，由如下重量份数的原料制成：

氟锆酸钾15~20份、氟化钠3~6份、氟锆酸10~15份、硝酸3~5份、硼砂3~5份、硝酸铈1~3份、硝酸镁5~8份和硫酸铵2~5份、成膜助剂20~30份、复合抗菌剂8~10份、杀菌除霉剂15~20份和水100~200份。

所述成膜助剂由如下重量份数的原料制成：

有机硅聚合物15~20份、氢化松香甘油酯6~11份、氯化聚乙烯5~9份、乳化硅油4~8份、聚乙烯醇缩丁醛4~8份、羊毛脂1~2份、磷酸氢二钠0.5~1份、异丙醇25~35份、硫酸化蓖麻油1~2份。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂，所述成膜助剂制备方法包括如下步骤：

（1）向异丙醇中加入有机硅聚合物和氯化聚乙烯，分散均匀后加热至回流状态保温混合，再加入氢化松香甘油酯和聚乙烯醇缩丁醛，继续回流保温混合，即得物料I；

（2）将乳化硅油和松节油充分混合，再加入硫酸化蓖麻油，加热，然后将所得混合物静置，随后再加热至65~70℃保温混合5min，即得物料II；

（3）向物料I中加入物料II、羊毛脂和磷酸氢二钠，充分混合均匀，所得混合物料送入球磨机中，球磨至细度小于10μm，得到成膜助剂。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、在沸水中加入氟锆酸钾和氟化钠搅拌均匀，然后将溶液转移到反应釜中；

第二步、依次加入氟锆酸、硝酸、硼砂、硝酸铈、硝酸镁和硫酸铵；边加边搅拌，搅拌0.5~1.5小时；

第三步、加入成膜助剂、杀菌除霉剂，继续搅拌0.3~0.5h，冷却后将pH调至4~4.5，得混合液；

第四步、将第三步中的混合液与其余原料混合后50~60℃搅拌0.5~1h，冷却后过滤除去杂质，即得抗菌防霉铝合金无铬钝化剂。

实施例6

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂及其制备方法，由如下重量份数的原料制成：

氟锆酸钾15~20份、氟化钠3~6份、氟锆酸10~15份、硝酸3~5份、硼砂3~5份、硝酸铈1~3份、硝酸镁5~8份和硫酸铵2~5份、成膜助剂20~30份、复合抗菌剂8~10份、杀菌除霉剂15~20份和水100~200份。

所述成膜助剂由如下重量份数的原料制成：

有机硅聚合物15~20份、氢化松香甘油酯6~11份、氯化聚乙烯5~9份、乳化硅油4~8份、聚乙烯醇缩丁醛4~8份、羊毛脂1~2份、磷酸氢二钠0.5~1份、异丙醇25~35份、硫酸化蓖麻油1~2份。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂，所述成膜助剂制备方法包括如下步骤：

（1）向异丙醇中加入有机硅聚合物和氯化聚乙烯，分散均匀后加热至回流状态保温混合，再加入氢化松香甘油酯和聚乙烯醇缩丁醛，继续回流保温混合，即得物料I；

（2）将乳化硅油和松节油充分混合，再加入硫酸化蓖麻油，加热，然后将所得混合物静置，随后再加热至65~70℃保温混合5min，即得物料II；

（3）向物料I中加入物料II、羊毛脂和磷酸氢二钠，充分混合均匀，所得混合物料送入球磨机中，球磨至细度小于10μm，得到成膜助剂。

一种抗菌防霉铝合金无铬钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、在沸水中加入氟锆酸钾和氟化钠搅拌均匀，然后将溶液转移到反应釜中；

第二步、依次加入氟锆酸、硝酸、硼砂、硝酸铈、硝酸镁和硫酸铵；边加边搅拌，搅拌0.5~1.5小时；

第三步、加入成膜助剂、复合抗菌剂，继续搅拌0.3~0.5h，冷却后将pH调至4~4.5，得混合液；

第四步、将第三步中的混合液与其余原料混合后50~60℃搅拌0.5~1h，冷却后过滤除去杂质，即得抗菌防霉铝合金无铬钝化剂。

实验分析：

在实施例1~实施例3中，改变原料的用量，制备过程和操作均相同。

实施例2与实施例4相比，实施例4中除去了成膜助剂的添加，其他的原料和用量均不变。

实施例2与实施例5相比，实施例5中除去了复合抗菌剂的添加，其他的原料和用量均不变。

实施例2与实施例6相比，实施例6中除去了杀菌除霉剂的添加，其他的原料和用量均不变。

用上述实施例1-6制得的无铬钝化剂对铝合金进行钝化处理，钝化条件为50℃，3min，然后于90℃烘干15min，进行性能测试结果如下表1：

表1

表中可得出，实施例2和实施例3的实验结果最佳，且实施例2原料用量最少。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。