一種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑，由下列重量份的原料組分制成：去離子水100、改性偶聯(lián)劑10-15、丙醇10-15、硅烷偶聯(lián)劑79230-40、過氧化二異丙苯1-2、硅烷偶聯(lián)劑KH-171?20-30、全氟辛基磺酸鈉0.002-0.003、樹木灰燼0.3-0.5、純丙乳液4-6、尿素2-3、司盤400.8-1.2、硝酸鑭0.005-0.01、植酸0.1-0.3。采用偶聯(lián)劑改性、復(fù)配、添加助劑分布混合反應(yīng)得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明的改性硅烷化表面前處理劑具有無毒環(huán)保、使用方便、硅烷膜致密均勻、附著力強(qiáng)、耐腐蝕性能好的特點(diǎn)。
【專利說明】一種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑及其制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬表面處理劑技術(shù)，具體涉及一種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料的腐蝕每時每刻都在我們周圍發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計每年約有10%的金屬材料為腐蝕而無法回收，這不僅造成金屬資源的巨大浪費(fèi)，還對正常生產(chǎn)和人身安全帶來嚴(yán)重威脅，對金屬材料進(jìn)行表面處理是一種常用的防腐蝕方法，目前用于金屬涂裝前處理主要方法是磷化法。但傳統(tǒng)的的金屬表面處理方法存在著因含有有毒有害物質(zhì)而對環(huán)境有污染等問題，已不適應(yīng)于人類社會越來越高的環(huán)境要求。
[0003]金屬材料經(jīng)磷化后，可以增強(qiáng)金屬基體與涂料之間的附著力，提高耐腐蝕性能。磷化處理固然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在很多其自身無法克服的弊端:磷化處理液中都含有磷酸鹽及重金屬等有害物質(zhì)，并且在處理過程中都或多或少會產(chǎn)生沉渣及有害氣體，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，排放的廢水COD及重金屬如不進(jìn)環(huán)保處理就會危害環(huán)境；另外，磷化處理大部分需在加溫的條件下進(jìn)行，能耗較大，工藝復(fù)雜，操作也不方便。隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步，人們對金屬涂裝預(yù)處理產(chǎn)品的要求也愈來愈高，不僅希望它自身性能優(yōu)良，更希望它能滿足日益增長的環(huán)保需要、人體健康要求及資源節(jié)約要求。傳統(tǒng)磷化處理的這些弊端就嚴(yán)重制約著它的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。所以，人們望能開發(fā)出一種全新的處理工藝，它能保持傳統(tǒng)磷化處理工藝優(yōu)點(diǎn)的同時，又能做到工藝簡單、綠色環(huán)保，綜合成本低。
[0004]硅烷化處理與傳統(tǒng)磷化相比具有以下多個優(yōu)點(diǎn):無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產(chǎn)生沉渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調(diào)工序，槽液可重復(fù)使用。有效提高油漆對基材的附著力?？晒簿€處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。但就目前的國內(nèi)技術(shù)來說，不是十分成熟，尤其是硅烷和助劑的選型上，還有很多不足處。
[0005]金屬表面硅烷化處理具有廣闊的應(yīng)用前景，但現(xiàn)有技術(shù)所成的硅烷膜存在抗腐蝕性能不強(qiáng)、成膜不均勻、不具備“自修復(fù)”性能或者“自修復(fù)”性能差等缺陷，限制了其發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑及其制備方法。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]—種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑,其特征在于，由下列重量份的原料組分制成:去離子水100、改性偶聯(lián)劑11-14、丙醇10-15、硅烷偶聯(lián)劑KH-17120-30、硅烷偶聯(lián)劑79230-40、過氧化二異丙苯1-2、全氟辛基磺酸鈉0.002-0.003、樹木灰燼0.3-0.5、純丙乳液4-6、尿素2-3、司盤400.8-1.2、硝酸鑭0.005-0.01、植酸0.1-0.3。
[0009]所述的一種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑，其特征在于，由下列重量份的原料組分制成:去離子水100、改性偶聯(lián)劑13、丙醇14、硅烷偶聯(lián)劑KH-17125、硅烷偶聯(lián)劑79235、過氧化二異丙苯1.5、全氟辛酸鈉0.0025、樹木灰燼0.4、純丙乳液5、尿素2、司盤400.9、硝酸鑭 0.008、植酸 0.25。
[0010]所述的含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011](I)改性偶聯(lián)劑制備
[0012]將水溶性納米級硅溶膠加入4-5%納米鋅粉、3-5%氧化鐵、4-6%2-氨乙基十七烯基咪唑啉，混合加熱至90-110°C，20-30分鐘后冷卻即可；
[0013](2)在攪拌釜中按配方比例量先加入硅烷偶聯(lián)劑KH-171，然后加入過氧化二異丙苯，以200-300rpm的速度攪拌3_4分鐘后，再加入硅烷偶聯(lián)劑792，以300_400rpm的速度攪拌3-5分鐘后，將全氟辛酸鈉和樹木灰燼加入其中，在室溫下和惰性氣體保護(hù)的條件下，再以350-450rpm的速度攪拌30-40分鐘，得到復(fù)配硅烷偶聯(lián)劑A ；
[0014](3)按配方比例將去離子水注入攪拌釜中，攪拌狀態(tài)下將步驟(I)制得的改性偶聯(lián)劑加入釜中,攪拌1-2分鐘后,再加入丙醇,繼續(xù)攪拌2-3分鐘后，再加入純丙乳液，攪拌5-6分鐘，得到混合溶液B，攪拌速度為2000~2500rpm ；
[0015](4)將A和B混合，再依次加入尿素、司盤40、植酸，攪拌狀態(tài)下，于50_60°C條件下恒溫反應(yīng)，得到混合溶液C ;
[0016](5)最后加入硝酸鑭，攪拌10-15分鐘后，過濾得到最終產(chǎn)品。
[0017]使用溫度:常溫，處理時間:3~5分鐘(槽浸)I~3分鐘(噴淋)
[0018]工作液PH值:5~ 5.5使用濃度:3_5%
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]本發(fā)明通過偶聯(lián)劑的改性和復(fù)配，克服了現(xiàn)有技術(shù)中硅烷膜存在抗腐蝕性能不強(qiáng)、成膜不均勻的缺點(diǎn)，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)配方材料，改進(jìn)制備工藝，所得到的改性硅烷化表面前處理劑，具有無毒、環(huán)保的特點(diǎn)，在金屬表面所形成的硅烷膜抗腐蝕性能強(qiáng)、膜致密均勻，附著力強(qiáng)，無掛灰現(xiàn)象產(chǎn)生，廣泛用于各種金屬表面的噴粉噴涂漆的前處理。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
[0022]按以下重量稱取原料(kg):去離子水100、改性偶聯(lián)劑13、丙醇14、硅烷偶聯(lián)劑KH-17125、硅烷偶聯(lián)劑79235、過氧化二異丙苯1.5、全氟辛酸鈉0.0025、樹木灰燼0.4、純丙乳液5、尿素2、司盤400.9、硝酸鑭0.008、植酸0.25，
[0023]制備方法:
[0024](I)改性偶聯(lián)劑制備
[0025]將水溶性納米級硅溶膠加入5%納米鋅粉、4%氧化鐵、5%2_氨乙基十七烯基咪唑啉，混合加熱至90-110°C，20-30分鐘后冷卻即可；
[0026](2)在攪拌釜中按配方比例量先加入硅烷偶聯(lián)劑KH-171，然后加入過氧化二異丙苯，以200-300rpm的速度攪拌3_4分鐘后，再加入硅烷偶聯(lián)劑792，以300_400rpm的速度攪拌3-5分鐘后，將全氟辛酸鈉和樹木灰燼加入其中，在室溫下和惰性氣體保護(hù)的條件下，再以350-450rpm的速度攪拌30-40分鐘，得到復(fù)配硅烷偶聯(lián)劑A ；
[0027](3)按配方比例將去離子水注入攪拌釜中，攪拌狀態(tài)下將步驟(I)制得的改性偶聯(lián)劑加入釜中,攪拌1-2分鐘后,再加入丙醇,繼續(xù)攪拌2-3分鐘后，再加入純丙乳液，攪拌5-6分鐘，得到混合溶液B，攪拌速度為2000~2500rpm ；
[0028](4)將A和B混合，再依次加入尿素、司盤40、植酸，攪拌狀態(tài)下，于50_60°C條件下恒溫反應(yīng)，得到混合溶液C ;
[0029](5)最后加入硝酸鑭，攪拌10-15分鐘后，過濾得到最終產(chǎn)品。
[0030]本發(fā)明的改性硅烷化表面前處理劑與現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的硅烷化表面前處理劑的各項(xiàng)性能指標(biāo)對比如下表:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑，其特征在于，由下列重量份的原料組分制成:去離子水100、改性偶聯(lián)劑10-15、丙醇10-15、硅烷偶聯(lián)劑792 30-40、過氧化二異丙苯1-2、硅烷偶聯(lián)劑KH-171 20-30、全氟辛基磺酸鈉0.002-0.003、樹木灰燼0.3-0.5、純丙乳液 4-6、尿素 2-3、司盤 40 0.8-1.2、硝酸鑭 0.005-0.01、植酸 0.1-0.3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑，其特征在于，由下列重量份的原料組分制成:去離子水100、改性偶聯(lián)劑13、丙醇14、硅烷偶聯(lián)劑KH-171 25、硅烷偶聯(lián)劑792 35、過氧化二異丙苯1.5、全氟辛酸鈉0.0025、樹木灰燼0.4、純丙乳液5、尿素2、司盤40 0.9、硝酸鑭0.008、植酸0.25。
3.如權(quán)利要求1或2所述的含尿素的改性硅烷化表面處理及前處理劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(I)改性偶聯(lián)劑制備
將水溶性納米級硅溶膠加入4-5%納米鋅粉、3-5%氧化鐵、4-6%2_氨乙基十七烯基咪唑啉，混合加熱至90-110°C，20-30分鐘后冷卻即可； (2)在攪拌釜中按配方比例量先加入硅烷偶聯(lián)劑KH-171，然后加入過氧化二異丙苯，以200-300rpm的速度攪拌3-4分鐘后，再加入硅烷偶聯(lián)劑792，以300_400rpm的速度攪拌3-5分鐘后，將全氟辛酸鈉和樹木灰燼加入其中，在室溫下和惰性氣體保護(hù)的條件下，再以350-450rpm的速度攪拌30-40分鐘，得到復(fù)配硅烷偶聯(lián)劑A ； (3)按配方比例將去離子水注入攪拌釜中，攪拌狀態(tài)下將步驟(I)制得的改性偶聯(lián)劑加入釜中,攪拌1-2分鐘后,再加入丙醇,繼續(xù)攪拌2-3分鐘后，再加入純丙乳液，攪拌5-6分鐘，得到混合溶液B，攪拌速 度為2000~2500rpm ； (4)將A和B混合，再依次加入尿素、司盤40、植酸，攪拌狀態(tài)下，于50-60°C條件下恒溫反應(yīng)，得到混合溶液C ; (5)最后加入硝酸鑭，攪拌10-15分鐘后，過濾得到最終產(chǎn)品。
【文檔編號】C09D5/08GK103468129SQ201310383145
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】張德華, 楊家坤, 王愛偉 申請人:安徽省宿州市龍華機(jī)械制造有限公司