CN109735228A - 一种金属表面处理剂、制备方法及其应用 - Google Patents

一种金属表面处理剂、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属表面处理剂、制备方法及其应用，该金属表面处理剂包括KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂，KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂的质量比为10000:0.75～3。本发明采用KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂混合制备金属表面处理剂，在乙二醇单丁醚的水溶液中水解较为彻底，pH比单纯的KH560在乙二醇单丁醚的水溶液中水解后的pH值有所提高，可以直接用于金属表面处理，不需要使用碳酸氢钠调节，使用更加方便。

Description

一种金属表面处理剂、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种金属表面处理剂、制备方法及其应用。
背景技术
金属表面预处理是金属涂装的关键。现在广泛应用的是磷化，磷化处理是金属在酸性磷酸盐溶液中反应而在其表面形成磷酸盐保护膜的过程。由于磷化处理生成的磷化膜与基体结合牢固，且具微孔结构，吸附性能良好，所以可以大大提高涂装质量。但是磷化处理也存在很多自身无法克服的弊端：磷化处理液中都含有磷酸盐及重金属等有害物质，并且在处理过程中都或多或少会产生成渣及有害气体，排放的废水COD及重金属如不进行环保处理就会危害环境。
而用硅烷偶联剂作金属表面预处理，这些缺点均可避免，且工艺更简单，底材与漆膜的结合力更强。
常用KH560硅烷偶联剂作为金属表面处理剂，KH560在乙二醇单丁醚的水溶液中水解后，pH值在5.0左右，有些厂家生产的KH560水解后的pH值成弱酸性，由于水解过程不够彻底，需要继续加入碳酸氢钠将pH值调节至5.5～6.0。将pH值为5.0甚至低于5.0调节至5.5～6.0，这给操作带来了一些难度。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种金属表面处理剂，在乙二醇单丁醚的水溶液中水解较为彻底，水解后的pH值可以达到5.5～6.0，不需要通过碳酸氢钠调节。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种金属表面处理剂，其包括KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂，KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂的质量比为10000:0.75～3。
本发明还提供了一种上所述的金属表面处理剂的制备方法，包括如下步骤：将KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂搅拌均匀。
本发明还提供了一种如上所述的金属表面处理剂在金属表面预处理中的应用。
进一步地，所述金属选自铝、镀锌钢、不锈钢、铜、铁中的一种。
进一步地，所述金属表面处理剂在使用时，将金属表面处理剂加入到乙二醇单丁醚的水溶液中，并搅拌均匀。
进一步地，乙二醇单丁醚的水溶液由质量比为1:2～2.5的乙二醇单丁醚与水配制而成。
进一步地，所述金属表面处理剂处理铝时，金属表面处理剂与乙二醇单丁醚的水溶液的质量比为1:9～10。
进一步地，所述金属表面处理剂处理镀锌钢时，金属表面处理剂与乙二醇单丁醚的水溶液的质量比为1:9～10。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明采用KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂混合制备金属表面处理剂，在乙二醇单丁醚的水溶液中水解较为彻底，pH比单纯的KH560在乙二醇单丁醚的水溶液中水解后的pH值有所提高，可以直接用于金属表面处理，不需要使用碳酸氢钠调节，使用更加方便。
(2)本发明提供的金属表面处理剂，膜的结合强度均高于单独使用KH560的，因此，使用本发明提供的金属表面处理剂，有利于金属表面后期涂装。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种金属表面处理剂，其包括KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂，KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂的质量比为10000:0.75～3。
本发明实施例还提供了一种金属表面处理剂的制备方法，将质量比为10000:0.75～3的KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂搅拌均匀。
本发明实施例还提供了一种如上所述的金属表面处理剂在金属表面预处理中的应用。
金属选自铝、镀锌钢、不锈钢、铜、铁中的一种。
金属表面处理剂在使用时，将金属表面处理剂加入到乙二醇单丁醚的水溶液中，并搅拌均匀。
乙二醇单丁醚的水溶液由质量比为1:2～2.5的乙二醇单丁醚与水配制而成。
金属表面处理剂处理铝时，金属表面处理剂与乙二醇单丁醚的水溶液的质量比为1:9～10。
所述金属表面处理剂处理镀锌钢时，金属表面处理剂与乙二醇单丁醚的水溶液的质量比为1:9～10。
以下通过六个实施例和一个对比例进行详细说明
对比例1：
将乙二醇单丁醚的水溶液与KH560按质量比为9:1的比例混合，搅拌2h左右后，经检测，溶液的pH值为5.16。
实施例1：
将1000g的KH560与0.075g的KH550搅拌均匀后得到金属表面处理剂，再将乙二醇单丁醚的水溶液与该金属表面处理剂按质量比9:1混合，搅拌2h后，经检测，溶液的pH值为5.53。
实施例2：
将1000g的KH560与0.1g的KH550搅拌均匀后得到金属表面处理剂，再将乙二醇单丁醚的水溶液与该金属表面处理剂按质量比9:1混合，搅拌2h后，经检测，溶液的pH值为5.61。
实施例3：
将1000g的KH560与0.3g的550,搅拌均匀后得到金属表面处理剂，再将乙二醇单丁醚的水溶液与该金属表面处理剂按质量比9:1混合，搅拌2h后，经检测，溶液的pH值为6.6。
实施例4：
将1000g的KH560与0.1g的550,搅拌均匀后得到金属表面处理剂，再将乙二醇单丁醚的水溶液与该金属表面处理剂按质量比9.8:1混合，搅拌2h后，经检测，溶液的pH值为5.63。
实施例5：
将1000g的KH560与0.1g的550,搅拌均匀后得到金属表面处理剂，再将乙二醇单丁醚的水溶液与该金属表面处理剂按质量比9.8:1混合，搅拌1h后，经检测，溶液的pH值为5.59。
从上述5个实施例可以看出，其pH值都比对比例1的pH值有所提高，本发明实施例提供的金属表面处理剂经水解后，pH值比现有技术的提高了至少0.4，甚至可达1.6。
将实施例1～5和对比例1的产品密封保存6个月，每个月都取样观察依次，实施例1～5和对比例1的产品外观没有变化，经色谱分析，实施例1～5的产品与对比例1的产品没有区别。
金属表面处理实验：
选择6个试件，并编号1～6，试件选用普通低碳钢(Q234A)，试样尺寸为φ20mm*5mm，首先进行化学方法除油和除锈，然后使用砂纸细化方法对试样表面进行处理。
1号试件在对比例1得到的水解后的金属表面处理剂中浸涂2min。
2号试件在实施例1得到的水解后的金属表面处理剂中浸涂2min。
3号试件在实施例2得到的水解后的金属表面处理剂中浸涂2min。
4号试件在实施例3得到的水解后的金属表面处理剂中浸涂2min。
5号试件在实施例4得到的水解后的金属表面处理剂中浸涂2min。
6号试件在实施例5得到的水解后的金属表面处理剂中浸涂2min。
各个试件浸涂过后，放在烘箱中加热老化成膜，老化温度控制在150℃～200℃，时间控制在1h左右，然后自然冷却。
利用GB/T52101980《涂层附着力的测定法拉开法》测定硅烷膜与试件的结合强度，测试是在LYS 50000数显示拉压力试验机上进行，拉伸速度为2mm/min。
1号试件中，膜的最高结合强度可达1.6MPa，
2号试件中，膜的最高结合强度可达1.7MPa。
3号试件中，膜的最高结合强度可达2.5MPa，
4号试件中，膜的最高结合强度可达1.8MPa，
5号试件中，膜的最高结合强度可达2.4MPa，
6号试件中，膜的最高结合强度可达2.45MPa。
硅烷偶联剂在金属表面处理后，形成的硅烷膜的结合强度越大，越有利于后期金属表面涂装的效果，从上述测试结果可以看出，使用本发明实施例提供的金属表面处理剂，膜的结合强度均高于单独使用KH560的，因此，使用本发明实施例提供的金属表面处理剂，有利于金属表面后期涂装。
KH560在水解过程中，存在两个反应，一个是甲氧基与水反应，生成硅醇和甲醇；另一个是硅醇之间会发生缩合反应，会消耗掉部分硅醇，生成二聚体三聚体等。这两个反应都会受到pH值的影响。实验已经证明，当将KH560溶解在二乙醇单丁醚的水溶液之后所形成的溶液的pH值在5.5～6.0时，硅醇之间的缩合反应会减少。所以KH560的水解过程中，需要保持KH560的水溶液pH值在5.5～6.0。
本发明实施例提供的经过KH550处理过后的KH560，水解后的pH值，可以稳定在5.5～6.0，水解更加彻底，更多的硅醇生成，因缩合反应消耗的硅醇更少，在处理金属表面时，就会有更多的硅醇与金属表面的羟基反应，得到的膜的强度更加牢固。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种金属表面处理剂，其特征在于：其包括KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂，KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂的质量比为10000:0.75～3。
2.一种如权利要求1所述的金属表面处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将KH560硅烷偶联剂和KH550硅烷偶联剂搅拌均匀。
3.一种如权利要求1所述的金属表面处理剂在金属表面预处理中的应用。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述金属选自铝、镀锌钢、不锈钢、铜、铁中的一种。
5.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述金属表面处理剂在使用时，将金属表面处理剂加入到乙二醇单丁醚的水溶液中，并搅拌均匀。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于：乙二醇单丁醚的水溶液由质量比为1:2～2.5的乙二醇单丁醚与水配制而成。
7.如权利要求5所述的应用，其特征在于：所述金属表面处理剂处理铝时，金属表面处理剂与乙二醇单丁醚的水溶液的质量比为1:9～10。
8.如权利要求5所述的应用，其特征在于：所述金属表面处理剂处理镀锌钢时，金属表面处理剂与乙二醇单丁醚的水溶液的质量比为1:9～10。
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