金属涂装前硅烷偶联预膜剂的配方及其制备方法与流程

2021-01-30 15:01:01|

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本发明涉及金属表面处理材料技术领域，具体为本发明提供金属涂装前硅烷偶联预膜剂的配方及其制备方法。

背景技术：

金属在日常生活中的用量是相当大的，特别是碳钢的使用，大约占金属总用量的90％以上，随着交通技术以及化工行业的快速发展，金属的使用将更加广泛。但是金属在使用过程中极易被腐烛，特别是碳钢，因其中含有少量的碳元素而加快了其电化学腐烛，这些腐烛问题一旦得不到解决将对我们的生活构成极易严重的威胁，因此金属表面防腐蚀处理是一个必须进行的工艺步骤，最常用的两种金属表面处理方法分别是铬酸盐的钝化和磷酸盐的转化，但这两种方法都存在严重的环境污染问题，铬酸钝化中的六价铬离子具有较强的致癌性，严重危害人体健康，而磷酸盐转化中的废水及废渣对水体污染严重，导致水体富营养化。随着人们对环保意识的增强，环境友好型表面处理技术逐渐受到人们的青睐。

1、金属材料经硅烷化处理后可显著增强其抗腐蚀性及其与有机涂层的粘结力，硅烷化处理可有效替代环境污染严重的铬酸盐转化处理及磷化处理工艺。

2、表面处理技术对金属保护起到了明显的作用，但也暴露出不少问题。有机涂层中毒性挥发分(vocs)对人体有严重的危害，锆钛处理，在高耐候性和高耐蚀性的产品上的适配性较差，稀土转化膜处理，对多数金属及合金的适配性研究并无结论，整体的通用性不足，有机酸转化膜，部分产品表面并不允许产生化合物的产生。

3、单一的硅烷偶联剂在使用的时候在金属材料表面形成的是单一的硅烷膜，在实际的工业生产和实验室测试环境下，对酸碱的耐蚀性能以及硅烷膜表面的膜面平整度、均匀性和致密性均比较一般。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了本发明提供金属涂装前硅烷偶联预膜剂的配方及其制备方法，解决了成本较高，环境污染、对酸碱的耐蚀性能以及硅烷膜表面的膜面平整度、均匀性和致密性均比较一般的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法，包括如下步骤：

sp1:制备硅烷偶联预膜剂a，在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为2000-2200rpm，加入第一增强剂，稳定剂，第二增强剂，硅烷偶联剂，分散剂、改性剂；

sp2：制备硅烷偶联预膜剂b，搅拌速度为2000-2200rpm，加入第一增强剂，稳定剂，第二增强剂，硅烷偶联剂，分散剂、改性剂，分散剂；

sp3：配制稀土金属改性剂，添加改性剂、硝酸铈、过氧乙酸、硼酸、硝酸、蒸馏水，混合溶液，控制ph＝3-4；

sp4：金属首先浸没稀土金属改性剂溶液之中；

sp5：在硅烷偶联预膜剂a之中浸泡5min，之后取出干燥；

sp6：浸没于硅烷偶联预膜剂b之中5min，捞出之后干燥高温固化。

金属涂装前硅烷偶联预膜剂的配方，其特征在于：去离子水100份、加入第一增强剂，稳定剂，第二增强剂，硅烷偶联剂，分散剂、改性剂、硝酸铈、过氧乙酸、硼酸、硝酸、蒸馏水，采用硼酸作为溶剂将过氧乙酸和硝酸铈混合，所述过氧乙酸和硝酸铈的混合比例为1:1，混合之后的溶液通过蒸馏水和硝酸将ph值为3-4。

优选的，所述第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的2-4.5％，所述稳定剂选用无水甲醇，加入量为去离子水重量的5-15％，所述第二增强剂采用芳香性聚酯改性增强的环氧树脂粉末，加入量为去离子水重量的2-4.5％，所述硅烷偶联剂采用甲基三乙氧基硅烷偶联剂，加入量为去离子水重量的0.2～2.6％，所述分散剂采用液体石蜡，加入量为去离子水重量的1～1.3％；获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂a。

优选的，所述第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的2-4.5％，所述稳定剂选用无水甲醇，加入量为去离子水重量的5-15％，所述第二增强剂采用芳香性聚酯改性增强的环氧树脂粉末，加入量为去离子水重量的2-4.5％，所述硅烷偶联剂采用γ-氨丙基硅烷偶联剂，加入量为去离子水重量的0.2～2.6％，所述分散剂采用液体石蜡，加入量为去离子水重量的1～1.3％；获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂b。

优选的，所述硝酸铈的浓度为30-50g/l，过氧乙酸的浓度为10-30ml/l。

(三)有益效果

本发明提供了本发明提供金属涂装前硅烷偶联预膜剂的配方及其制备方法。具备以下有益效果：

1、采用稀土金属改性剂作为预膜剂的金属基材表面处理之后，可以提高金属表面的耐腐蚀性能，硅烷化处理技术，化学药品和处理处理步骤经济合理，无环境污染，在干湿条件下为涂层与金属基体提供优异的结合力，能使金属表面钝化，即无涂层时也能提供良好的耐烛性能。

2、采用组合的甲基三乙氧基硅烷和γ—氨丙基三乙氧基硅烷对金属表面进行预膜剂处理，可以提高金属表面硅烷膜层的致密度，从而提高金属的抗氧化性能，提高硅烷膜的封闭效果。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例一：

本发明实施例提供金属涂装前硅烷偶联预膜剂的配方及其制备方法，包括如下步骤：

sp2：制备硅烷偶联预膜剂b，搅拌速度为2000-2200rpm，加入第一增强剂，稳定剂，第二增强剂，硅烷偶联剂，分散剂、改性剂，分散剂；

sp3：配制稀土金属改性剂，添加改性剂、硝酸铈、过氧乙酸、硼酸、硝酸、蒸馏水，混合溶液，控制ph＝3-4；

sp4：金属首先浸没稀土金属改性剂溶液之中；

sp5：在硅烷偶联预膜剂a之中浸泡5min，之后取出干燥；

sp6：浸没于硅烷偶联预膜剂b之中5min，捞出之后干燥高温固化。

金属涂装前硅烷偶联预膜剂的配方，其特征在于：去离子水100份、加入第一增强剂，稳定剂，第二增强剂，硅烷偶联剂，分散剂、改性剂、硝酸铈、过氧乙酸、硼酸、硝酸、蒸馏水，采用硼酸作为溶剂将过氧乙酸和硝酸铈混合，过氧乙酸和硝酸铈的混合比例为1:1，混合之后的溶液通过蒸馏水和硝酸将ph值为3-4。

第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的2-4.5％，稳定剂选用无水甲醇，加入量为去离子水重量的5-15％，第二增强剂采用芳香性聚酯改性增强的环氧树脂粉末，加入量为去离子水重量的2-4.5％，硅烷偶联剂采用甲基三乙氧基硅烷偶联剂，加入量为去离子水重量的0.2～2.6％，分散剂采用液体石蜡，加入量为去离子水重量的1～1.3％；获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂a。

第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的2-4.5％，稳定剂选用无水甲醇，加入量为去离子水重量的5-15％，第二增强剂采用芳香性聚酯改性增强的环氧树脂粉末，加入量为去离子水重量的2-4.5％，硅烷偶联剂采用γ-氨丙基硅烷偶联剂，加入量为去离子水重量的0.2～2.6％，分散剂采用液体石蜡，加入量为去离子水重量的1～1.3％；获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂b。

硝酸铈的浓度为30-50g/l，过氧乙酸的浓度为10-30ml/l。

实施例二：

本发明实施例提供金属涂装前硅烷偶联预膜剂的配方及其制备方法，sp1:制备硅烷偶联预膜剂a：在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为2000-2200rpm，先后加入第一增强剂，稳定剂，第二增强剂，硅烷偶联剂，分散剂、改性剂；

sp2：制备硅烷偶联预膜剂b，在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为2000-2200rpm，先后加入第一增强剂，稳定剂，第二增强剂，硅烷偶联剂，分散剂，改性剂；

sp3：配制稀土金属改性剂：硝酸铈、过氧乙酸、硼酸、硝酸、蒸馏水，采用硼酸作为溶剂将过氧乙酸和硝酸铈按照1:1的比例进行混合，混合之后的溶液通过蒸馏水和硝酸将ph值控制在3-4之间，硝酸铈的浓度为30-50g/l，过氧乙酸的浓度为10-30ml/l。

sp4：将金属首先浸没稀土金属改性剂溶液之中，而后在硅烷偶联预膜剂a之中浸泡5min，之后取出干燥，最后浸没于硅烷偶联预膜剂b之中5min，捞出之后干燥高温固化金属表面膜层。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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