CN102911578A - 硅烷处理液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅烷处理液，按质量份数包括：硅烷偶联剂1～10份和水溶性树脂1～5份。首先，硅烷偶联剂可以水解后生成硅醇，硅醇中的羟基又在金属表面形成氢键，再经过脱水反应后形成Si-O-Me共价键，从而在金属表面形成一层保护膜。其次，硅烷偶联剂水解的产物硅醇可以相互缩合或齐聚，从而形成网状结构的保护膜覆盖在金属基材表面。使用本发明的硅烷处理液后在金属表面形成的保护膜（纳米级10-100nm）相对磷酸锌（2-10μm）更薄，每公斤原液可以处理更多的工件，不仅可以有效节省成本，还可以提高漆涂层的附着力。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理的溶液，尤其涉及含有硅烷的处理液。
背景技术
传统的金属表面的化学药剂有：磷酸锌盐、含高镍的化合物、含六价铬的化合物（主要用于铝件转化膜的涂层）。使用这些化合物而形成的废水排放后，会给周边环境造成巨大的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保的金属表面处理液，以解决上述技术问题。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种硅烷处理液，按质量份数包括：硅烷偶联剂1～10份和水溶性树脂1～5份。
硅烷偶联剂的化学结构通式为：[Y(CH2)m]4-nSiXn，其中，n为1、2或3，m为0～5的整数，X为可水解的基团，Y为能与树脂起反应的有机官能团。其中，X可以是卤素（如：氯）、烷氧基（如：甲氧基、乙氧基）、乙酰氧基或硅氧烷基。Y可以是链烯基（如：乙烯基）、环氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。
在密封存放的情况下，硅烷偶联剂本身很稳定，但将硅烷偶联剂溶解在水中后，在水的作用下，硅烷偶联剂就可以与水溶性树脂发生反应。
首先，硅烷偶联剂在水的作用下水解生成硅醇，硅醇中的羟基在金属表面形成氢键，再经过脱水反应后形成Si-O-Me共价键，从而在金属表面形成一层保护膜。其次，硅烷偶联剂与水溶性树脂反应后的产物可以相互缩合或齐聚，从而形成网状结构的保护膜覆盖在金属基材表面。
由上述一系列反应而在金属工件表面形成的保护膜，不仅具有一定的耐蚀性，还可以增强涂料在金属表面的附着力。
本发明的硅烷处理液，用于金属工件的表面处理，如：冷扎板件、热扎板材、镀锌板件和铝材，具有以下优点：
1、本发明的硅烷处理液不含重金属和磷，处理后排放的槽液对环境污染较小，减少了使用厂家对于废水排放的投入，从而降低了生产成本。
2、本发明的硅烷处理液，其反应温度极低，不需加热，为使用厂家减少热能消耗。
3、本发明的硅烷处理液适用范围较广，可以适用于各种不同的板材，冷扎板材、热扎板材、镀锌板材和铝材。
4、使用本发明的硅烷处理液的处理时间为30～90秒，相对磷酸锌处理（一般在2-3分钟）而言，大大地提高了生产效率。
5、使用本发明的硅烷处理液的可以简化处理工艺，传统磷酸锌处理需脱脂、水洗、表调、磷化四个基本步骤，而使用本发明的硅烷处理液只需脱脂、水洗化成3个步骤。
6、使用本发明的硅烷处理液后在金属表面形成的保护膜（纳米级10-100nm）相对磷酸锌（2-10um）更薄，每公斤原液可以处理更多的工件，不仅可以有效节省成本，还可以提高漆涂层的附着力。
在一些实施方式中，上述硅烷处理液按质量份数还可以包括：乙醇1～5份。此时，较佳的配比为：硅烷偶联剂2份、乙醇1份和水溶性树脂2份。增加乙醇，可以促进硅烷偶联剂进行水解，由此，可以使得硅烷偶联剂的水解速度更加快，水解更加完全。
在一些实施方式中，上述硅烷处理液按质量份数还可以包括：纳米二氧化硅1～10份。此时，较佳的配比为：硅烷偶联剂1～10份、乙醇1～3份、纳米二氧化硅1～5份和水溶性树脂2～5份。使用时，需要先将纳米二氧化硅分散到水中，形成纳米二氧化硅-水乳液，再添加到硅烷处理液中。增加纳米二氧化硅可以提高硅烷偶联剂形成保护膜的硬度，由此，可以使得金属表面处理的效果更佳。
在一些实施方式中，水溶性树脂可以为丙烯酸树脂。硅烷偶联剂可以是氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、双（三乙氧基硅）乙烷、双（r-(三乙氧基硅)丙基）四硫化物、双（三甲氧基硅丙基）胺、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或两种。上述为使用效果较佳的硅烷偶联剂，可以使得金属表面处理的效果更佳。
使用本发明的硅烷处理液时，先将硅烷偶联剂溶于一定浓度的乙醇-水（也可单独使用水，不加乙醇）溶液中，使硅烷偶联剂发生水解，然后再按比例加入其他物质，即可直接使用。
处理金属工件时，先用碱性清洗液洗去残留在金属工件表面的油脂，再用水洗去残留在金属工件表面的碱溶液，然后，将金属工件浸入上述配制好的硅烷处理液中一定时间后，取出工件，用水冲洗，完成金属工件的表面处理。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。
表1 中列出了本发明若干实施例的硅烷处理液的组分及相应配比。
表1
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.硅烷处理液，按质量份数包括：硅烷偶联剂1～10份和水溶性树脂1～5份。
2.根据权利要求1所述的硅烷处理液，其特征在于，按质量份数还包括：乙醇1～5份。
3.根据权利要求2所述的硅烷处理液，其特征在于，按质量份数包括：硅烷偶联剂2份、乙醇1份和水溶性树脂2份。
4.根据权利要求2所述的硅烷处理液，其特征在于，按质量份数还包括：纳米二氧化硅1～10份。
5.根据权利要求4所述的硅烷处理液，其特征在于，按质量份数包括：硅烷偶联剂3～5份、乙醇1～3份、纳米二氧化硅1～5份和水溶性树脂2～5份。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的硅烷处理液，其特征在于，所述的硅烷偶联剂的化学结构通式为：[Y(CH2)m]4-nSiXn，其中，n为1、2或3，m为0～5的整数，X为可水解的基团，Y为能与树脂起反应的有机官能团。
7.根据权利要求6所述的硅烷处理液，其特征在于，所述的水溶性树脂为丙烯酸树脂。
8.根据权利要求7所述的硅烷处理液，其特征在于，所述的X是卤素、烷氧基、乙酰氧基或硅氧烷基，所述的Y是链烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。
9.根据权利要求8所述的硅烷处理液，其特征在于，所述的硅烷偶联剂是氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、双（三乙氧基硅）乙烷、双（r-(三乙氧基硅)丙基）四硫化物、双（三甲氧基硅丙基）胺、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或两种。
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