[发明专利]金属表面硅烷处理剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种金属表面硅烷处理剂，每升混合液中各组分按重量包括：每升混合液中各组分按重量包括：γ‑(2，3‑环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷10‑30g、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷15‑30g、成膜助剂5‑10g、络合剂1‑5g、醋酸钠1‑3g、增稠剂1‑3g、氟锆酸盐2‑8g、氢氟酸1‑5g，其余为水。本发明还公开一种制备上述金属表面硅烷处理剂的方法以及使用上述的金属表面硅烷处理剂对金属进行处理的方法。本发明具有在处理过程中不产生沉渣，处理时间短，常温下即可工作，能耗低，不含重金属离子和磷酸根离子，安全环保的优点。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及金属表面硅烷处理剂及其制备方法。

背景技术

金属表面处理中，传统的磷酸盐转化可显著提高金属的耐腐蚀性，广泛应用于机械加工、汽车、航空等工业领域，但随着科技的发展和工艺的成熟，磷化因含锌、锰、镍等重金属离子以及大量的磷酸根离子，对环境造成严重的污染，并且促进剂亚硝酸盐还具有致癌作用，易对人体产生危害。

硅烷处理技术是一种新型的金属表面处理技术，主要是通过形成共价键与金属相结合，硅烷处理剂中不含重金属和磷酸根离子，无需加热，能耗低，并且处理时间短、操作简单，因此被广泛应用，具有良好的发展前景。

目前的硅烷处理技术在金属表面形成的膜层较薄、不均匀、与金属的附着力不够强，并且耐腐蚀性不好，经常会出现返锈的现象。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种在处理过程中不产生沉渣，处理时间短，常温下即可工作，能耗低，不含重金属离子和磷酸根离子，安全环保的金属表面硅烷处理剂及其制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种金属表面硅烷处理剂，每升混合液中各组分按重量包括：γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷10-30g、γ-氨丙基三乙氧基硅烷15-30g、成膜助剂5-10g、络合剂1-5g、醋酸钠1-3g、增稠剂1-3g、氟锆酸盐2-8g、氢氟酸1-5g，其余为水。

所述的成膜助剂由下述重量百分比的原料组成：

正硅酸乙酯12-25%、甲基丙烯酸甲酯2-8%、纳米硅溶胶4-10%、羟基乙酸1-3%、乙二醇丁醚3-6%、聚丙烯酸1-7%、聚乙二醇1-3%，其余为水。

将上述正硅酸乙酯、聚乙二醇和甲基丙烯酸甲酯加到水中，搅拌均匀后加热至50-60℃，然后加入羟基乙酸、聚丙烯酸和乙二醇丁醚搅拌均匀，升高温度至90-100℃，反应30-40min，再加入纳米硅溶胶，搅拌反应5-10min，静置冷却至室温，即得所述的成膜助剂。

优选地，其中，每升混合液中γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷15g、γ-氨丙基三乙氧基硅烷12g、成膜助剂6g、络合剂2g、醋酸钠2g、增稠剂2g、氟锆酸盐3g、氢氟酸3g，其余为水。

优选地，所述络合剂包括葡萄糖酸盐、柠檬酸盐、乙二胺四乙酸盐类中的一种或几种混合物。

优选地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、聚丙烯酸盐、卡波树脂中的一种或几种混合物。

优选地，所述氟锆酸盐包括氟锆酸钠、氟锆酸钾、氟锆酸铵中的一种或几种混合物。

一种制备上述的金属表面硅烷处理剂的方法，包括以下步骤：

（1）将γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合溶于水中，加入异丙醇，搅拌至水解完全；

（2）将络合剂、增稠剂、氟锆酸盐、氢氟酸和成膜助剂混合加入到水中，充分搅拌至完全溶解；

（3）将步骤（1）（2）处理后的原料混合，加入醋酸或醋酸钠，调节pH值为4-5，搅拌均匀后，即为产物。