金屬表面處理劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬加工領域，特別是一種無磷無鉻的環保前處理劑，完全不含磷酸鹽，極易生物降解的金屬表面處理劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，我國機械行業發展迅猛，鋼鐵防銹處理加工在機械裝備中尤為重要，提高鋼鐵防銹處理技術及質量要求極其重要。
[0003]金屬和它所處的環境介質之間發生化學或電化學作用而引起的金屬的變質稱為金屬的腐蝕。金屬的腐蝕不僅會造成經濟損失而且不利于自然資源及能源的保護，甚至有些情況下的金屬腐蝕還會危及人身安全。所以，對金屬腐蝕防護的研究頗為迫切和重要。
[0004]在研究的各種防護方法中，有機涂層的防護法是效果較好、方法簡便、成本低廉、適用性強的一種防腐方法。
[0005]磷化處理是一種廣泛應用于金屬涂裝前處理的傳統工藝，它是磷酸鹽與金屬基體進行化學反應而在其表面形成磷酸鹽化學轉化膜的工藝過程，這種磷酸鹽轉化膜稱為磷化膜。
[0006]磷化的主要目的是為基體金屬提供短期工序間保護，在一定程度上防止金屬基體被腐蝕。但是傳統的磷化劑產品存在嚴重的環境污染和職業危害問題:1.每道工序后都要水洗，廢水多，污染物也多，處理困難，費用也高;2.廢水中含有Ni2+，Zn2+，Mn22+重金屬離子；
3.廢水中含有NO3— ,NO2—等強化劑與致癌物;4.廢水中含有大量的磷酸鹽，表調劑和鈍化劑，磷酸鹽會引起”富營養化”效應，大量消耗水中的氧，使水中的魚和其它生物難以存活;5.廢水中含有大量的表調劑和鈍化劑，鉻酸鹽鈍化劑為強致癌物;6.磷化膜的機械強度低、硬度低、脆性大、磷化液槽的管理復雜、人工作業效率低、能耗高、而且磷化液中含有重金屬離子和致癌物、排放廢水量大、廢渣多，三廢治理困難環境和使用者身心健康危害大，嚴重可致癌。
[0007]因此，如何研制一種新型金屬加工表面處理劑，以克服現有表面處理劑產品存在的不足，是本領域技術人員所需解決的技術問題。

【發明內容】

[0008]針對上述現有技術中存在的不足，本發明提供了一種金屬表面處理劑及其制備方法，所述表面處理劑中采用硅烷納米陶瓷技術，無磷無鉻、極易生物降解、無有毒重金屬，綠色環保，對環境友好。
[0009]本發明提供的一種金屬表面處理劑，按重量份包括以下組分:偶聯劑21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。
[0010]優選地，上述金屬表面處理劑按重量份包括以下組分:偶聯劑24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。
[0011]優選地，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。
[0012]優選地，所述多元醇為丙三醇。
[0013]優選地，所述氟化物為氟硅酸鈉。
[0014]優選地，所述氧化物為二氧化娃。
[0015]一種上述金屬表面處理劑的制備方法，按如下步驟進行:混合水以及多元醇;加入偶聯劑;升溫預熱；以及加入氧化物和氟化物混合。
[0016]優選地，按重量份偶聯劑為21-28份，水為30-35份，多元醇為10_18份，氟化物為1_4份，氧化物為21-34份。
[0017]優選地，按重量份偶聯劑為24份，水為33份，多元醇為14份，氟化物為2份，氧化物為27份。
[0018]優選地，于升溫預熱的步驟中，溫度為40°C_55°C并且預熱10-30分鐘。
[0019]本發明提供的一種金屬表面處理劑及制備方法，具有如下有益效果:
[0020](I)優異的防銹、防腐蝕性能；
[0021](2)無磷、極易生物降解，綠色環保，無環境污染；
[0022](3)無有毒重金屬，無危險物質，對環境友好，對人體無害。
[0023](4)減少廢棄物廢水處理和操作，降低能耗。
【附圖說明】
[0024]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0025]圖1是本發明的金屬表面處理劑的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本技術領域的人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0027]首先，本發明提供一種金屬表面處理劑，按重量份包括以下組分:偶聯劑21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。
[0028]優選地，上述金屬表面處理劑按重量份包括以下組分:偶聯劑24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。
[0029]優選地，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。
[0030]優選地，所述多元醇為丙三醇。
[0031]優選地，所述氟化物為氟硅酸鈉。
[0032]優選地，所述氧化物為二氧化硅。
[0033]另一方面，請參閱圖1，圖1是本發明的金屬表面處理劑的制備方法的流程圖。如圖所示，本發明還提供一種金屬表面處理劑的制備方法，按如下步驟進行:(A)混合水以及多元醇，以將多元醇充分混合；(B)加入偶聯劑；(C)升溫預熱；以及(D)加入氧化物和氟化物混合，以將氧化物和氟化物混合均勻。如此一來，即可完成金屬表面處理劑成品的制備。
[0034]優選地，在本發明的金屬表面處理劑的制備方法中，按重量份偶聯劑為21-28份，水為30-35份，多元醇為10-18份，氟化物為1-4份，氧化物為21-34份。
[0035]優選地，在本發明的金屬表面處理劑的制備方法中，按重量份偶聯劑為24份，水為33份，多元醇為14份，氟化物為2份，氧化物為27份。
[0036]優選地，于(C)升溫預熱的步驟中，溫度為40°C_55°C并且預熱10-30分鐘。藉此，以達到較佳的反應溫度以及理想的反應時間。
[0037]以下透過數個實施例以進一步說明本發明的金屬表面處理劑及制備方法。
[0038]實施例1
[0039]首先，在反應釜中加入丙三醇28份與水30份混合，再加入硅烷偶聯劑12份后升溫至40°C預熱10分鐘，然后加入氟硅酸鈉3份和二氧化硅33份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0040]其中硅烷偶聯劑由廣州市尤特新材料有限公司購得(下同)；
[0041]氟硅酸鈉由巴斯夫股份公司購得(下同)；
[0042 ] 二氧化硅由巴斯夫股份公司購得(下同)；
[0043]丙三醇由沈陽廣達化工有限公司公司購得(下同)；
[0044]上述“份”均為重量份(其他實施例相同)。
[0045]實施例2
[0046]首先，在反應釜中加入硅烷偶聯劑24份與水33份混合，再加入丙三醇14份后升溫至45°C預熱15分鐘，然后加入氟硅酸鈉4份和二氧化硅25份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0047]實施例3
[0048]首先，在反應釜中加入硅烷偶聯劑25份與水30份混合，再加入丙三醇14份后升溫至40°C預熱20分鐘，然后加入氟硅酸鈉2份和二氧化硅22份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0049]實施例4
[0050]首先，在反應釜中加入硅烷偶聯劑26份與水32份混合，再加入丙三醇18份后升溫至40°C預熱25分鐘，然后加入氟硅酸鈉2份和二氧化硅27份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0051 ] 實施例5
[0052]首先，在反應釜中加入硅烷偶聯劑24份與水33份混合，再加入丙三醇14份后升溫至40°C預熱30分鐘，然后加入氟硅酸鈉2份和二氧化硅27份混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。GB6458-86鹽霧試驗>350小時。金屬表面處理劑在標準要求期間金屬表面膜層致密、連續、均勻，無銹蝕或綠斑。使用期間工件油漆配套性好，附著力高。
[0053]本發明提供金屬表面處理劑處理的工件最大鹽霧試驗時間>350小時，說明所述金屬表面處理劑具有良好的耐腐蝕性能。
[0054]申請人經長期研究發現，硅烷納米陶瓷及時在該領域的應用研究突破了原有的思維，通過硅烷水解產生的硅醇一 S1H與金屬表面的羥基MeOH(Me表示金屬)形成氫鍵，快速吸附于金屬表面。在烘干固化過程中，一S1H與MeOH基團進一步縮水凝聚，在界面上生成Si — O—Me共價鍵，同時剩余的一 S1H基團之間縮合反應在金屬表面上形成具有Si — O—Si三維網狀結構的有機膜。在有機硅烷膜使金屬基體和外界環境中的化學介質完全隔開，具有良好的耐蝕防護作用，而且所述層膜與金屬基體具有較強的結合力，牢固而不易脫落，從而顯著地提高了表面膜的使用壽命和可靠性。
[0055]以上對本發明所提供的一種金屬表面處理劑及其制備方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾。這些改進和修飾也應當落入本發明權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種金屬表面處理劑，其特征在于，按重量份包括以下組分:偶聯劑21-28份，水30-35份，多元醇10-18份，氟化物1-4份，氧化物21 -34份。2.根據權利要求1所述的一種金屬表面處理劑，其特征在于，按重量份包括以下組分:偶聯劑24份，水33份，多元醇14份，氟化物2份，氧化物27份。3.根據權利要求1所述的金屬表面處理劑，其特征在于，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。4.根據權利要求1所述的金屬表面處理劑，其特征在于，所述多元醇為丙三醇。5.根據權利要求1所述的金屬表面處理劑，其特征在于，所述氟化物為氟硅酸鈉。6.根據權利要求1所述的金屬表面處理劑，其特征在于，所述氧化物為二氧化硅。7.—種權利要求1所述金屬表面處理劑的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行:混合水以及多元醇;加入偶聯劑;升溫預熱；以及加入氧化物和氟化物混合。8.根據權利要求7所述的金屬表面處理劑的制備方法，其特征在于，按重量份偶聯劑為21-28份，水為30-35份，多元醇為10-18份，氟化物為1-4份，氧化物為21-34份。9.根據權利要求7所述的金屬表面處理劑的制備方法，其特征在于，按重量份偶聯劑為24份，水為33份，多元醇為14份，氟化物為2份，氧化物為27份。10.根據權利要求7所述的金屬表面處理劑的制備方法，其特征在于，于升溫預熱的步驟中，溫度為40 0C -55 °C并且預熱10-30分鐘。
【專利摘要】本發明公開了一種金屬表面處理劑及其制備方法，所述表面處理劑按重量份包括以下組分：偶聯劑21?28份，水30?35份，多元醇10?18份，氟化物1?4份，氧化物21?34份。制備時先在水中加入多元醇充分混合，再加入偶聯劑，升溫至40℃?55℃預熱10?30分鐘，然后加入氧化物和氟化物混合均勻，最后即得金屬表面處理劑成品。
【IPC分類】C23C22/68
【公開號】CN105714281
【申請號】CN201610290350
【發明人】傅士超, 吳龍鐵, 王凱華, 吳桂勤, 劉萬輝
【申請人】南通科星化工有限公司