CN107587126A - 一种含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属涂装前处理技术领域，具体是涉及一种含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂。由氟锆酸10‑50份、硝酸1‑20份、硅溶胶1‑5份、络合剂1‑5份、硅烷偶联剂0.1‑3份，氧化石墨烯0.1‑1份和补足至100份的水组成。本发明通过将硅烷和硅溶胶加入锆盐体系中加以改性，制备出具有均相稳定的转化剂，经锆盐硅烷协同处理得到无定形的复合膜层，通过氧化石墨烯可补足膜层缝隙，使膜层更均匀致密，其漆膜耐中性盐雾试验亦得到较大程度的改善。
Description
技术领域
本发明涉及金属涂装前处理技术领域，具体是涉及一种含有氧化石墨烯的纳米陶瓷-硅烷复合膜层转化剂。
背景技术
金属在涂装前通常需要进行一系列前处理工作：金属表面的除油脱脂、除锈加膜工艺。二在加膜工艺中，目前绝大部分采用磷化剂加膜，磷化后钢铁表面粗糙度增加，增大比表面积，涂层与磷化膜象锚状结构结合，可以十分显著地提高了涂层与基体的附着力。由于磷化处理过程中存在表调的碱金属磷化钛盐废液，磷化废液含有磷酸、硝酸等毒害的重金属离子(如Ni2+、Mn2+、Ca2+、Cu2+等)、亚硝酸钠促进剂及磷化残渣，钝化废液含有致癌物质的六价铬，造成严重的环境污染。近年来陶化剂、硅烷处理剂不断涌现，以无磷转化膜取代有污染的磷化膜。而硅烷处理剂对水质要求比较苛刻，使用均为纯水，难以扩大使用；纯陶化剂在使用中虽然对水质的要求不高，但是陶化膜的耐腐蚀性略低，500h中心盐雾不稳定，且经过表面处理后的金属保持不返修的时间较短。
目前，有一批专利提到了硅烷和纳米陶瓷复合转化膜技术，CN103952688A提到了一种含有锆盐-硅烷复合膜技术，但是所采用的硅烷比较普遍，很难达到预期效果。CN104294258A公开了一种金属环保型硅烷陶化皮膜处理剂及其制备方法，主要采用氟锆酸铵和3-氨丙基三乙氧基硅烷复配，然后其没有添加络合成分，对水质还是有一定的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，通过通过将硅烷或硅溶胶加入锆盐体系中加以改性，制备出具有均相稳定的转化剂，经锆盐硅烷协同处理得到无定形的复合膜层，通过引进氧化石墨烯可补足膜层缝隙，使膜层更均匀致密，其漆膜耐中性盐雾试验亦得到较大程度的改善。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，其特征在于由如下重量份的原料组成：
优选的，所述的含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，其特征在于由如下重量份的原料组成：
所述的硅溶胶的粒径为20-40nm的纳米二氧化硅。
所述的硅烷选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
所述的硅烷偶联剂为水解后的硅烷，质量浓度为10％。
所述的络合剂选自柠檬酸钠、酒石酸钠和EDTA中的一种。
所述的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂的方法：在占所有称取原料总重量2/3的水中缓慢加入氟锆酸，搅拌均匀，并依次加入硅烷偶联剂、络合剂、硝酸、硅溶胶、和氧化石墨烯，搅拌均匀，并加入余量的水即制得本产品。
所述纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂的应用方法，其特征在于包括如下步骤：先将样件在碱性脱脂液中脱脂，之后水洗至表面无药剂和油污残留，并2-3％的浓度的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂中常温浸泡约2-3min，之后水洗、烘干、喷粉、烘干。
本发明通过将硅烷和硅溶胶加入锆盐体系中加以改性，制备出具有均相稳定的转化剂，经锆盐硅烷协同处理得到无定形的复合膜层，通过氧化石墨烯可补足膜层缝隙，使膜层更均匀致密，其漆膜耐中性盐雾试验亦得到较大程度的改善。
具体实施方式
以下将结合实施例，对本发明进行较为详细的说明。但是，实施例内容仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
实施例制备方法：在占所有称取原料总重量2/3的水中缓慢加入氟锆酸，搅拌均匀，并依次加入硅烷偶联剂、络合剂、硝酸、硅溶胶、和氧化石墨烯，搅拌均匀，并加入余量的水即制得本产品。
应用方法：先将样件在碱性脱脂液中脱脂，之后水洗至表面无药剂和油污残留，并2-3％的浓度的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂中常温浸泡约2-3min，之后水洗、烘干、喷粉、烘干，备用。
性能测试：
(1)附着力试验：按照《GB/T9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验》测试
(2)耐中性盐雾测试：按照《GB/T 10125一1997人造气氛腐蚀试验盐雾试验》测试
测试结果：
| 实施例组成 | 附着力试验 | 盐雾试验 |
| 实施例1 | 0 | 552h |
| 实施例2 | 0 | 552h |
| 实施例3 | 0 | 552h |
| 对比例1 | 1 | 504h |
| 对比例2 | 0 | 500h |
| 对比例3 | 0 | 504h |
通过对比发现，添加氧化石墨烯后的复合转化膜层，其附着力区别不是很大，但是在耐中性盐雾试验上能提高其耐盐雾时间。说明氧化石墨烯可补足膜层缝隙，使膜层更均匀致密，其漆膜耐中性盐雾试验亦得到较大程度的改善。
Claims (8)
1.一种含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，其特征在于由如下重量份的原料组成：
2.如权利要求1所述的含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，其特征在于由如下重量份的原料组成：
3.如权利要求1和2所述的含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，其特征在于：所述的硅溶胶的粒径为20-40nm的纳米二氧化硅。
4.如权利要求1和2所述的含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，其特征在于：所述的硅烷选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
5.如权利要求1和2所述的含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为水解后的硅烷，质量浓度为10％。
6.如权利要求1和2所述的含有氧化石墨烯的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂，其特征在于：所述的络合剂选自柠檬酸钠、酒石酸钠和EDTA中的一种。
7.一种制备如权利要求1-6任一项所述的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂的方法，其特征在于：在占所有称取原料总重量2/3的水中缓慢加入氟锆酸，搅拌均匀，并依次加入硅烷偶联剂、络合剂、硝酸、硅溶胶、和氧化石墨烯，搅拌均匀，并加入余量的水即制得本产品。
8.一种如权利要求1-6任一项所述纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂的应用方法，其特征在于包括如下步骤：先将样件在碱性脱脂液中脱脂，之后水洗至表面无药剂和油污残留，并2-3％的浓度的纳米陶瓷硅烷复合膜层转化剂中常温浸泡约2-3min，之后水洗、烘干、喷粉、烘干。
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