CN104987801A - 一种硅烷化金属表面处理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅烷化金属表面处理剂，本发明的丙烯酸酯胶液粒子表面含有大量的羧基，将苯胺加入到丙烯酸酯胶液中，苯胺单体首先扩散到胶束内部，然后与羧基发生掺杂，随后在氧化剂的作用下，苯胺在乳胶粒子表面发生聚合反应，增大了聚苯胺涂层对水的接触角，提高了附着力和耐水性，该涂层可以通过电子转移作用和氧化还原作用，使金属表面钝化产生保护作用，而经硅烷化改性的氟钛酸，引入的无机组分Ti^{4 +} 在加热固化过程中形成TiO₂颗粒，均匀地填充在硅烷膜的空隙中，使整个膜层更加均匀致密，能有效抑制膜层表面的微电化学反应，从而耐腐蚀性能得到很大提高。

Description

一种硅烷化金属表面处理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种处理剂，尤其涉及一种硅烷化金属表面处理剂及其制备方法。

背景技术

聚苯胺是一类导电高分子材料，性能稳定，环境友好，且氧化还原电位远高于金属，其涂层在酸性或中性介质中可以通过电子转移作用和氧化还原作用，使金属表面钝化产生保护作用，是金属防腐蚀的良好材料，但是，聚苯胺分子链刚性强，不溶不熔，难以加工，通常要与其他成膜物质复合使用。丙烯酸酯树脂是常用的成膜物质，具有良好的成膜性和附着力。

目前，聚苯胺与丙烯酸酯树脂复合制膜的方式有3 种：聚苯胺涂层上涂覆丙烯酸酯面漆形成复合涂层，2种涂层各自发挥作用; 聚苯胺粉末作为填料直接分散在丙烯酸树脂中制备涂层；两者共溶于同一溶剂中再在金属上涂刷成膜。采用乳液互穿网络聚合法制备聚苯胺-丙烯酸树脂防腐蚀涂料，其涂层具有良好的防腐蚀性能。利用丙烯酸酯聚合物链上的羧基对苯胺的掺杂作用，采用原位聚合法合成了丙烯酸酯-苯胺共聚物; 但研究主要针对苯胺含量对共聚物介电性能的影响，没有讨论共聚物的防腐蚀性能。目前，关于丙烯酸酯与苯胺共聚制备防腐蚀材料的报道还很少。

发明内容

本发明提供了一种硅烷化金属表面处理剂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种硅烷化金属表面处理剂，它是由下述重量份的原料组成的：

sp-80 1.8-2、苯胺0.5-0.6、过硫酸钾0.38-0.4、丙烯酸丁酯40-50、碳酸氢钠0.16-0.2、双( γ-三乙氧基硅基丙基) 四硫化物20-30、70-75%的乙醇100-110、30%过氧化氢0.2-0.3、丙二醇苯醚1-2、棕榈酸钠皂2-3、去离子水90-100、氟钛酸4-6。

一种硅烷化金属表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）取上述过硫酸钾重量的40-50%，与sp-80、碳酸氢钠混合，加入去离子水重量的80-90%，搅拌均匀，得引发剂乳液；

（2）取上述引发剂乳液重量的45-50%，升高温度为80-86℃，滴加剩余的引发剂乳液与丙烯酸丁酯的混合液，滴加完毕后保温反应1-2小时，得丙烯酸酯胶液；

（3）将剩余的过硫酸钾加入到剩余的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；

（4）取上述70-75%的乙醇的70-80%，加入双( γ-三乙氧基硅基丙基) 四硫化物，调节PH为3-4，加入氟钛酸、30%过氧化氢，搅拌反应6-7小时，得氟化硅烷；

（5）将棕榈酸钠皂加入到剩余的乙醇中，搅拌均匀后加入丙二醇苯醚，在70-75℃下保温搅拌10-20分钟，得皂化苯醚；

（6）将苯胺与上述丙烯酸酯胶液混合，搅拌均匀，滴加引发剂溶液，滴加完毕后在10-15℃下反应8-10小时，送入65-70℃的水浴中，加入氟化硅烷，保温搅拌反应1-2小时，得硅烷化丙烯酸-苯胺共聚乳液；

（7）将上述硅烷化丙烯酸-苯胺共聚乳液与剩余各原料混合，800-1000转/分搅拌40-50分钟，得所述硅烷化金属表面处理剂。

本发明的优点是：

本发明的丙烯酸酯胶液粒子表面含有大量的羧基，将苯胺加入到丙烯酸酯胶液中，苯胺单体首先扩散到胶束内部，然后与羧基发生掺杂，随后在氧化剂的作用下，苯胺在乳胶粒子表面发生聚合反应，增大了聚苯胺涂层对水的接触角，提高了附着力和耐水性，该涂层可以通过电子转移作用和氧化还原作用，使金属表面钝化产生保护作用，加入的丙二醇苯醚可以增强涂层的稳定性和成膜性，有效的抑制了腐蚀介质浸入后腐蚀的过程；

而经硅烷化改性的氟钛酸，引入的无机组分Ti^4 + 在加热固化过程中形成TiO₂颗粒，均匀地填充在硅烷膜的空隙中，使整个膜层更加均匀致密，能有效抑制膜层表面的微电化学反应，从而耐腐蚀性能得到很大提高；

本发明将氟钛酸改性后硅烷钝化膜与丙烯酸-苯胺共聚膜复合，使得膜层更加致密、稳定，对腐蚀介质的阻抗能力更强，耐腐蚀性能更加优良。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

一种硅烷化金属表面处理剂，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的：

sp-80 1.8、苯胺0.6、过硫酸钾0.4、丙烯酸丁酯50、碳酸氢钠0.16、双( γ-三乙氧基硅基丙基) 四硫化物30、75%的乙醇110、30%过氧化氢0.3、丙二醇苯醚1、棕榈酸钠皂3、去离子水100、氟钛酸4。

一种硅烷化金属表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）取上述过硫酸钾重量的40%，与sp-80、碳酸氢钠混合，加入去离子水重量的90%，搅拌均匀，得引发剂乳液；

（2）取上述引发剂乳液重量的50%，升高温度为86℃，滴加剩余的引发剂乳液与丙烯酸丁酯的混合液，滴加完毕后保温反应1小时，得丙烯酸酯胶液；

（3）将剩余的过硫酸钾加入到剩余的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；

（4）取上述75%的乙醇的80%，加入双( γ-三乙氧基硅基丙基) 四硫化物，调节PH为3，加入氟钛酸、30%过氧化氢，搅拌反应7小时，得氟化硅烷；

（5）将棕榈酸钠皂加入到剩余的乙醇中，搅拌均匀后加入丙二醇苯醚，在70-75℃下保温搅拌10分钟，得皂化苯醚；

（6）将苯胺与上述丙烯酸酯胶液混合，搅拌均匀，滴加引发剂溶液，滴加完毕后在15℃下反应10小时，送入70℃的水浴中，加入氟化硅烷，保温搅拌反应1小时，得硅烷化丙烯酸-苯胺共聚乳液；

（7）将上述硅烷化丙烯酸-苯胺共聚乳液与剩余各原料混合，1000转/分搅拌40分钟，得所述硅烷化金属表面处理剂。

使用方法：将金属板材表面清洗干净，将本发明的表面处理剂均匀的滴在金属板材表面，先在120℃下烘烤30-40s，自然干燥成膜，再在80℃下烘干处理15-20分钟。

性能测试：

吸水率：按照上述方法将本发明的表面处理剂涂覆于尺寸为5cm×6cm的钢板表面，在25 ℃的去离子水中浸泡48 h，测得吸水率为15.9%；

附着力：1级；

耐腐蚀性：中性盐雾试验72小时，被腐蚀面积1.6-2%；

硬度：3H。

Claims (2)

1.一种硅烷化金属表面处理剂，其特征在于它是由下述重量份的原料组成的：

sp-80 1.8-2、苯胺0.5-0.6、过硫酸钾0.38-0.4、丙烯酸丁酯40-50、碳酸氢钠0.16-0.2、双( γ-三乙氧基硅基丙基) 四硫化物20-30、70-75%的乙醇100-110、30%过氧化氢0.2-0.3、丙二醇苯醚1-2、棕榈酸钠皂2-3、去离子水90-100、氟钛酸4-6。

2.一种如权利要求1所述的硅烷化金属表面处理剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）取上述过硫酸钾重量的40-50%，与sp-80、碳酸氢钠混合，加入去离子水重量的80-90%，搅拌均匀，得引发剂乳液；

（2）取上述引发剂乳液重量的45-50%，升高温度为80-86℃，滴加剩余的引发剂乳液与丙烯酸丁酯的混合液，滴加完毕后保温反应1-2小时，得丙烯酸酯胶液；

（3）将剩余的过硫酸钾加入到剩余的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；

（4）取上述70-75%的乙醇的70-80%，加入双( γ-三乙氧基硅基丙基) 四硫化物，调节PH为3-4，加入氟钛酸、30%过氧化氢，搅拌反应6-7小时，得氟化硅烷；

（5）将棕榈酸钠皂加入到剩余的乙醇中，搅拌均匀后加入丙二醇苯醚，在70-75℃下保温搅拌10-20分钟，得皂化苯醚；

（6）将苯胺与上述丙烯酸酯胶液混合，搅拌均匀，滴加引发剂溶液，滴加完毕后在10-15℃下反应8-10小时，送入65-70℃的水浴中，加入氟化硅烷，保温搅拌反应1-2小时，得硅烷化丙烯酸-苯胺共聚乳液；

（7）将上述硅烷化丙烯酸-苯胺共聚乳液与剩余各原料混合，800-1000转/分搅拌40-50分钟，得所述硅烷化金属表面处理剂。