CN113637966A - 一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，涉及金属表面处理技术领域，本发明用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，按重量份计，包括1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)15‑25份、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)12‑18份、乙烯基硅烷(VS)8‑12份、pH值调节剂3‑6份和去离子水35‑50份。本发明用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂采用有机硅烷偶联剂水溶液处理，在金属表面上沉积一层很薄的有机硅烷薄膜，金属基体与有机硅之间以Me—O一Si共价键形式结合，这种共价键能够使金属基体表面发生钝化反应不仅能够提高涂层的附着力，也能提高涂层的耐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，特别涉及一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂。
背景技术
钢铁基体表面处理方法可分为喷砂和敲铲等机械处理方法，和除油、酸洗、磷化、钝化等化学处理方法两类，磷化和钝化等处理可以减轻或者避免涂层起泡和脱落，但是对涂层的耐蚀性没有影响，因此，有必要研究开发既能改善涂层附着力，又能提高涂层制品耐蚀性的表面预处理方法；
从研究涂层与金属基体之间的界面力学性能人手，开发具有一定化学结合力的金属表面预处理和预处理方法，综合考虑新的表面预处理方法至少应满足以下基本要求：1)化学药品和处理步骤必须经济合理；2)无环境污染；3)在干湿条件下为涂层与金属基体提供优异的结合力；4)能使金属表面钝化，即无涂层时也能提供良好的耐蚀性能；
目前采用等离子聚合方法达到上述要求，通过在金属表面上沉积一层有机物薄膜，但生产成本高，使推广应用受到限制；为此，我们提出一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，按重量份计，包括1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)15-25份、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)12-18份、乙烯基硅烷(VS)8-12份、pH值调节剂3-6份和去离子水35-50份。
优选的，按重量份计，包括1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)18-22份、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)14-16份、乙烯基硅烷(VS)9-11份、pH值调节剂4-5份和去离子水40-45份。
一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)和乙烯基硅烷(VS)均用去离子水进行配置；
步骤二：利用pH值调节剂进行溶液PH值的调节；
步骤三：对溶液进行搅拌水解，搅拌时长为1-2h；
步骤四：将工作溶液用去离子水稀释至2-5％；
步骤五：基于上述步骤，在室温下，把预先清洗的金属试样在硅烷工作溶液中浸涂2min；
步骤六：取出清洗后的金属试样，用压缩空气吹干；
步骤七：得到有机硅烷薄膜，应用于钢铁基体的表面处理。
优选地，所述步骤二中PH值调节剂包括醋酸或NaOH。
优选地，所述步骤二中1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)PH调节后PH值为4(BTSE)，γ一氨丙基硅烷(γ—APS)PH调节后PH值为6(VS)，乙烯基硅烷(VS)PH调节后PH值为8(γ一APS)。
优选地，所述步骤三溶液中含10Vol％硅烷偶联剂。
本发明具有如下有益效果：
本发明方法制备的用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂采用有机硅烷偶联剂水溶液处理，在金属表面上沉积一层很薄的有机硅烷薄膜，金属基体与有机硅之间以Me—O一Si共价键形式结合，这种共价键能够使金属基体表面发生钝化反应不仅能够提高涂层的附着力，也能提高涂层的耐蚀性能。
本发明方案有机硅烷薄膜通过水解硅烷的一OH和一SiOH-金属(或者氧化物)形成的一Me—O—Si一共价键，将薄膜与金属紧紧的锚合在一起，使有机硅烷首先水解，然后再吸附反应；此时金属与水解硅烷偶联剂之间形成的一Me—O—Si一，共价键必须稳定；从而使有机硅烷薄膜中可以有与涂层中的聚合物特定官能团反应的Y一基团，达到金属与聚合物之间的共价键的强度进一步提高。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将对本实用发明例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，按重量份计，包括1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)15-25份、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)12-18份、乙烯基硅烷(VS)8-12份、pH值调节剂3-6份和去离子水35-50份；
其中，按重量份计，包括1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)18-22份、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)14-16份、乙烯基硅烷(VS)9-11份、pH值调节剂4-5份和去离子水40-45份。
一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)和乙烯基硅烷(VS)均用去离子水进行配置；
步骤二：利用pH值调节剂进行溶液PH值的调节；PH值调节剂包括醋酸或NaOH；
步骤三：对溶液进行搅拌水解，搅拌时长为1-2h；
步骤四：将工作溶液用去离子水稀释至2-5％；
步骤五：基于上述步骤，在室温下，把预先清洗的金属试样在硅烷工作溶液中浸涂2min；
步骤六：取出清洗后的金属试样，用压缩空气吹干；
步骤七：得到有机硅烷薄膜，应用于钢铁基体的表面处理。
其中，步骤二中1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)PH调节后PH值为4(BTSE)，γ一氨丙基硅烷(γ—APS)PH调节后PH值为6(VS)，乙烯基硅烷(VS)PH调节后PH值为8(γ一APS)。
其中，步骤三溶液中含10Vol％硅烷偶联剂。
本发明中，有机硅烷薄膜通过水解硅烷的一OH和一SiOH-金属(或者氧化物)形成的一Me—O—Si一共价键，将薄膜与金属紧紧的锚合在一起，使有机硅烷首先水解，然后再吸附反应；此时金属与水解硅烷偶联剂之间形成的一Me—O—Si一，共价键必须稳定；从而使有机硅烷薄膜中可以有与涂层中的聚合物特定官能团反应的Y一基团，达到金属与聚合物之间的共价键的强度进一步提高。
实施例2
针对于本发明方法制备的用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂的使用效果检测，选用本发明方法制备的用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，优选的，按重量份计，包括1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)20份、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)15份、乙烯基硅烷(VS)10份、pH值调节剂4.5份和去离子水42.5份；
另选取3组市售金属表面处理剂做使用检测对比，随机设立A、B、C和D四个对照组，其中A、B和C为市售组，D组为本发明方法制备的用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，检测标准为不同时长下金属样本表面的腐蚀情况，测试情况如下表所示。
表一为4组处理剂的使用检测对比情况：
| 组别 | A | B | C | D |
| 12h | 轻微腐蚀 | 无腐蚀 | 中度腐蚀 | 无腐蚀 |
| 24h | 轻微腐蚀 | 中度腐蚀 | 严重腐蚀 | 无腐蚀 |
| 36h | 中度腐蚀 | 中度腐蚀 | 严重腐蚀 | 无腐蚀 |
由表一可知，本发明方法制备的用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂较市售同类处理剂对金属涂层的耐腐蚀能力有显著提高，在不同时长下使用的适应力强，从而其具备更高的推广价值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，其特征在于，按重量份计，包括1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)15-25份、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)12-18份、乙烯基硅烷(VS)8-12份、pH值调节剂3-6份和去离子水35-50份。
2.根据权利要求1所述的一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，其特征在于，按重量份计，包括1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)18-22份、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)14-16份、乙烯基硅烷(VS)9-11份、pH值调节剂4-5份和去离子水40-45份。
3.根据权利要求2所述的一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，其特征在于，所述用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)、γ一氨丙基硅烷(γ—APS)和乙烯基硅烷(VS)均用去离子水进行配置；
步骤二：利用pH值调节剂进行溶液PH值的调节；
步骤三：对溶液进行搅拌水解，搅拌时长为1-2h；
步骤四：将工作溶液用去离子水稀释至2-5％；
步骤五：基于上述步骤，在室温下，把预先清洗的金属试样在硅烷工作溶液中浸涂2min；
步骤六：取出清洗后的金属试样，用压缩空气吹干；
步骤七：得到有机硅烷薄膜，应用于钢铁基体的表面处理。
4.根据权利要求3所述的一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，其特征在于，所述步骤二中PH值调节剂包括醋酸或NaOH。
5.根据权利要求4所述的一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，其特征在于，所述步骤二中1，2一二乙氧基硅酯基乙烷(BTSE)PH调节后PH值为4(BTSE)，γ一氨丙基硅烷(γ—APS)PH调节后PH值为6(VS)，乙烯基硅烷(VS)PH调节后PH值为8(γ一APS)。
6.根据权利要求5所述的一种用于钢铁基体表面处理的复合型硅烷偶联剂，其特征在于，所述步骤三溶液中含10Vol％硅烷偶联剂。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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