CN101003900A - 金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法，其特征是在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为每分钟2000～2200转，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，获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂。同现有技术比较，本发明具有如下优点：1)硅烷偶联技术形成的超薄有机膜用于替代传统的磷化膜，单位面积有机膜膜重是磷化膜5％，成本低；2)Si－O－Me共价键分子间的结合力强，产品稳定，提高产品的防腐蚀能力；3)预膜剂使用方便，生产过程中仅控制pH值与电导率；4)环境污染少；5)预膜处理不需对原有的设备进行改造，即可投入使用。

Description

金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属涂装前处理工艺，特别涉及一种金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法。
背景技术
中国国家标准GB/T 6807-2001“钢铁工件涂装前磷化处理技术条件”中指出，涂装前磷化处理目的，经处理所形成的磷化膜用作涂装底层，以增强涂膜与钢铁基体的附着力及耐蚀性，提高钢铁工件的涂装质量。磷化剂由磷酸、重金属离子氧化剂等组成，磷化过程中需要严格控制处理剂的总酸度，游离酸度，氧化剂浓度等工艺技术参数，伴随着反应产物气体及残渣，要求进行环境保护治理。可见，钢铁工件涂装前磷化处理方法，会给环境带来严重的污染。为了提高磷化产品质量，同时达到节能及环保要求，人们发明了常温无渣磷化剂专利，如ZL99117563.8、ZL031 24645.1。由于生产工艺不稳定，产品质量难以保证，仍有大量废液排放存在，没有大量推行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法，所述的硅烷偶联预膜剂用于替代传统的磷化剂，其中含有硅烷偶联剂，其性能优于传统的磷化剂。
一种金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法，其特征在于：在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为每分钟2000～2200转，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，其中第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的1～6.5％，稳定剂选用甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丙三醇中的任一种，或其混合物，加入量为去离子水重量的1～26％，第二增强剂采用环氧树脂乳液，加入量为去离子水重量的1～6.5％，由官能团硅烷偶联剂和非官能团硅烷偶联剂混合而成的硅烷偶联剂，重量比为1∶1～3，加入量为去离子水重量的0.13～2.6％，分散剂采用壬基酚聚氧乙烯醚NP，加入量为去离子水重量的1～1.3％；用pH值调整剂将pH值调至4～6，pH值调整剂选用醋酸、月桂酸、硫酸和氢氧化钠中的一种，获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂。官能团硅烷偶联剂优先选用KH602硅烷偶联剂，或者KH792硅烷偶联剂；非官能团硅烷偶联剂优先选用KH560硅烷偶联剂，或者A-151硅烷偶联剂。
根据化学键合理论，合成一种化合物基团X(烷氧基)能与金属表面上的Me-OH起化学反应形成化学键，Y基团与涂料反应形成化学键。将金属(无机物)/涂料(有机物)以化学键偶联起来，获得良好的粘接，就可以达到磷化膜的功能。粘接理论指出金属/涂料最大粘附功取决于涂料表面张力与金属的湿润临界表面张力rc。
Wa(max)＝1/b+rc+1/4b rc 2
式中：Wa(max)-粘附功最大值
rc-湿润临界表面张力值
b-经验常数，在低表面能固体情况下取0.026
可见，有机硅烷偶联剂，硅烷特殊结构YR(CH2)nSiX3特征决定了它可以与金属形成Si-O-Me化学结合键，从而可以提高涂层与金属基体的结合力，Y为有机官能团，与涂料反应而结合，X为烷氧基，水解后生成硅醇RSi(OH)3而与金属反应，n＝0～3，水解反应式为
同现有技术比较，本发明具有如下优点：1)硅烷偶联技术形成的超薄有机膜用于替代传统的磷化膜，磷化膜的质量通常为2～3g/m2，有机膜膜重0.1～0.2g/m2，单位面积膜重是磷化膜5％；2)Si-O-Me共价键分子间的结合力强，产品稳定，提高产品防腐蚀能力；3)预膜剂使用方便，生产过程中仅控制pH值与电导率，不要求像磷化液那样，要求控制游离酸、总酸度，促进剂、锌、镍、锰含量和温度等技术参数；4)不含有重金属、无渣、废水排放少、废水处理容易，安装过滤器及离子交换设备，可以全封闭循环使用，可以应用在金属混合生产线处理，产品消耗量低，成本低；5)预膜处理不需对原有的设备进行改造，即可投入使用。
具体实施方式
实施例1：
一种金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法，在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为每分钟2000转，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，其中第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的1％，稳定剂选用乙醇，加入量为去离子水重量的26％，第二增强剂采用环氧树脂乳液，加入量为去离子水重量的1％，由官能团硅烷偶联剂和非官能团硅烷偶联剂混合而成的硅烷偶联剂，其重量比为1∶1，加入量为去离子水重量的2.6％，分散剂采用壬基酚聚氧乙烯醚NP，加入量为去离子水重量的1％；用醋酸将pH值调至6，获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂。官能团硅烷偶联剂选用KH602硅烷偶联剂；非官能团硅烷偶联剂选用KH560硅烷偶联剂。
实施例2：
一种金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法，在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为每分钟2200转，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，其中第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的6.5％，稳定剂丙醇，加入量为去离子水重量的1％，第二增强剂采用环氧树脂乳液，加入量为去离子水重量的6.5％，由官能团硅烷偶联剂和非官能团硅烷偶联剂混合而成的硅烷偶联剂，其重量比为1∶3，加入量为去离子水重量的0.13％，分散剂采用壬基酚聚氧乙烯醚NP，加入量为去离子水重量的1.3％；用硫酸将pH值调至4，获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂。官能团硅烷偶联剂选用KH792硅烷偶联剂；非官能团硅烷偶联剂选用A-151硅烷偶联剂。
实施例3：
一种金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法，在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为每分钟2100转，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，其中第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的3.5％，稳定剂选用异丙醇，加入量为去离子水重量的13％，第二增强剂采用环氧树脂乳液，加入量为去离子水重量的3.5％，由官能团硅烷偶联剂和非官能团硅烷偶联剂混合而成的硅烷偶联剂，其重量比为1∶2，加入量为去离子水重量的1.3％，分散剂采用壬基酚聚氧乙烯醚NP，加入量为去离子水重量的1.2％；用月桂酸将pH值调至5，获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂。官能团硅烷偶联剂选用KH602硅烷偶联剂；非官能团硅烷偶联剂选用KH560硅烷偶联剂。

Claims (3)

1.一种金属涂装前硅烷偶联预膜剂的制备方法，其特征在于：在注入100份去离子水的容器中，搅拌速度为每分钟2000～2200转，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，其中第一增强剂采用纳米二氧化硅，加入量为去离子水重量的1～6.5％，稳定剂选用甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丙三醇中的任一种，或其混合物，加入量为去离子水重量的1～26％，第二增强剂采用环氧树脂乳液，加入量为去离子水重量的1～6.5％，由官能团硅烷偶联剂和非官能团硅烷偶联剂混合而成的硅烷偶联剂，其重量比为1∶1～3，加入量为去离子水重量的0.13～2.6％，分散剂采用壬基酚聚氧乙烯醚NP，加入量为去离子水重量的1～1.3％；用pH值调整剂将pH值调至4～6，pH值调整剂选用醋酸、月桂酸、硫酸和氢氧化钠中的一种，获得用于金属涂装前硅烷偶联预膜剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：官能团硅烷偶联剂优先选用KH602硅烷偶联剂，或者KH792硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：非官能团硅烷偶联剂优先选用KH560硅烷偶联剂，或者A-151硅烷偶联剂。
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